PARTIE 1 : LES ONDES MECANIQUES
A. Ondes mécaniques progressives
Une onde est un phénomène de programmation d'une perturbation sans transport de matière. Il y a toutefois un transfert d'énergie. Une onde se propage à partir d'une source dans toutes les directions. On peu localiser cette source avec la relation: d parcourue = célérité x durée de propagation.
L'onde est dite transversale si la perturbation est perpendiculaire a la direction de propagation de l'onde. Elle est qualifié de longitudinale si la perturbation est parallèle à la direction de propagation de l'onde.
B. Ondes mécaniques progressives périodique
- Onde progressive périodique : onde progressive dont la perturbation se répète identique à elle-même à intervalle de temps réguliers.
- Période temporelle T : Durée qui sépare l'arrivée de deux perturbations successives en un point.
- Période spatiale l : distance qui sépare deux perturbations consécutives.
C. Relation entre période, longueur d'onde et célérité
Lambda = v x T = v / f Lambda : la longueur d'onde en m v : la célérité en m.s -1 T : la période en s f : la fréquence en hertz Hz
La période (T) et la fréquence (f) de l'onde ne dépendent pas du milieu de propagation, ils ne dépendent que de la source. La célérité (v) et la longueur d'onde (lambda) dépendent du milieu.
Ex : Pour une même source, la célérité et la longueur d'onde des ondes sonores augmentent lorsqu'on passe de l'air à l'eau.
PARTIE 2 : IMAGE A TRAVERS UNE LENTILLE
A. Caractéristiques d'une lentille mince convergente
B. Distance focale d'une lentille mince convergente et vergence
On appelle distance focale la grandeur f' = OF' (ne pas oublier la barre au dessus des longueur)
On appelle vergence C d'une lentille l'inverse de la distance focale. C = 1/f' C en dioptrie f' en m
C. Construction d'une image. Image réelle/virtuelle et image droite et renversée
Quand l'image se forme après la lentille, l'image est réelle. Dance ce cas, l'image est toujours renversée.
Quand l'image se forme avant la lentille, l'image est virtuelle et droite. Pour obtenir une image virtuelle plus grande que l'image, il faut placer l'objet entre le foyer F et le centre optique O.
D. Relation de conjugaison et grandissement
La relation de conjugaison nous permet de déterminer la position de l'image à partir de la position de l'objet : 1/OA' - 1/OA = 1/OF'
La formule du grandissement nous permet de déterminer la taille de l'image : y = A'B'/AB = OA'/OA
Les grandeurs sont algébriques, elle peuvent être positives ou négatives.
PARTIE 3 : LUMIRE ET COULEUR DES OBJETS
A. Synthèse additive : superposition de lumières colorés
Lorsqu'un écran blanc est éclairé simultanément par trois faisceaux de lumières colorées, rouges, verte et bleue , il apparait blanc : il est éclairé par de la lumière blanche.
La suppression de l'un de ces trois faisceaux colorés donne une nouvelle lumière colorée de couleur complémentaire à celle manquante.
B. Synthèse soustractive
Un filtre coloré absorbe certaines lumières colorées et transmet les autres: la couleur que nous attribuons et celle de la lumière qu'il laisse passer. Ex: un filtre jaune absorbe le bleu et laisse passer les lumières vertes et rouges. Il s'agit de la synthèse soustractive des couleurs.
Le jaune, le magenta et le cyan sont appelées couleurs secondaires.
C. Absorption, diffusion, transmission, couleur d'un objet
1 Lumière absorbée, diffusée, transmise
La diffusion: phénomène ou un objet éclairé renvoie dans toutes les directions une partie de la lumière incidente.
La transmission: phénomène ou un objet transparent est traversé par une partie de la lumière incidente.
L'absorption: phénomène ou un objet éclairé absorbe une partie de la lumière incidente.
Un objet transparent absorbe, transmet et diffuse de la lumière. Un objet opaque coloré est susceptible de diffuser et/ou absorber. Aucune lumière n'est transmise.
2 Objet éclairé par une lumière blanche : cas des solutions colorées
Une partie du spectre de la lumière blanche incidente est absorbée tandis que les autres radiations lumineuses sont diffusées et donnent sa couleur à l'objet. On dit que la couleur propre d'un objet est la couleur perçue lorsqu'il est éclairé par de la lumière blanche. Un objet absorbe la lumière de couleur complémentaire à celle qu'il diffuse. La lumière transmise est de couleur complémentaire à celle de la lumière absorbée.
3 Objet éclairé par une lumière colorée La couleur d'un objet dépend également de la couleur de la lumière qui l'éclaire
- si un objet n'est éclairé que par des lumières qu'il absorbe il semblera noir.
- si un objet est éclairé par une lumière qui comporte la couleur de la lumière qu'il diffuse, la couleur perçue correspond à sa couleur propre.
D. L'œil et la vision des couleurs
1 Cellules de l'oeil
La rétine de l'oeil est tapissée de cellules sensibles à la lumière : les bâtonnets pour la vision en faible luminosité et les cônes pour la vision colorée. Il existe trois types cônes.
- des cônes sensibles au bleu
- des cônes sensibles au vert
- des cônes sensibles au rouge
Les signaux sont ensuite transmis par le nerf optique vers le cerveau. Le cerveau élabore alors la sensation colorée.
2 La trichromie
La trichromie découle du principe de la vision humaine, elle est donc basée sur les trois couleurs : rouge, vert, bleu (RVB ou RGB en anglais). En faisant varier l'intensité lumineuse de chacune de ces 3 couleurs et en les additionnant il est possible d'obtenir un nombre conséquent de couleurs. Ex: un écran possédant trois sous - pixels RVB dont la luminosité peut prendre 256 valeurs de 0 (totalement éteint) à 255 (totalement allumé) pourra afficher 256 x 256 x 256 = 16 millions de couleurs différentes.
PARTIE 4 : MODELES ONDULATOIRE ET PARTICULAIRE DE LA LUMIERE
A. Domaines des ondes électromagnétiques
Les ondes hertziennes, les micro - ondes, les radiations infrarouges, la lumière visible, les rayons visible, les rayons ultraviolets, les rayons X, les rayons y (gamma) sont des ondes électromagnétiques.
Les ondes électromagnétiques se propagent à la vitesse de la lumière c dans le vide (c = 3,0 .10^8 m.s^-1) et à une vitesse plus faible dans les autres milieux. Nous pouvons classer les ondes électromagnétiques par leurs fréquences ou leur périodes T.
La longueur d'onde d'une onde sinusoïdale est la plus petite distance séparant 2 points dans le même état vibratoire. On admettra que la longueur d'une onde électromagnétique est liée à sa période T et à sa fréquence v (lettre grecque nu en hertz) par la relation : Lambda = cT = c/v
La lumière produite par un laser est constituée d'une seule radiation (lumière monochromatique) alors que la lumière blanche est constituée de plusieurs radiations (lumière polychromatique).
B. Interaction lumière - matière ; le photon
L'énergie lumineuse n'est pas émise en continu mais par de petits paquets. Chacun de ces paquets est appelé photon et transporte une énergie E qui est directement liée à la fréquence v et à la longueur d'onde Lambda de la radiation émise : E = h.v = h.c/lambda
E en joule (J) , h = 6.63 x 10^-34 J.s (h est la constante de Planck)
L'énergie d'un atome est quantifiée. Un atome ne peut perdre ou gagner que certaines valeurs d'énergie Delta E correspondant à la différence entre 2 niveaux d'énergie. La perte d'énergie d'un atome excité passant du niveau d'énergie Ep vers un niveau d'énergie inférieur En s'accompagne de l'émission d'un photon d'énergie tel que: Delta E = Ep - En = h.v
Un atome ne peut absorber que les radiations qu'il peut émettre.
