Ondes et signaux

par administrateur

1. Ondes mécaniques

Décrire, dans le cas d’une onde mécanique progressive, la propagation d’une perturbation mécanique d’un milieu dans l’espace et au cours du temps : houle, ondes sismiques, ondes sonores, etc.
Expliquer, à l’aide d’un modèle qualitatif, la propagation d’une perturbation mécanique dans un milieu matériel.
Produire une perturbation et visualiser sa propagation dans des situations variées, par exemple : onde sonore, onde le long d’une corde ou d’un ressort, onde à la surface de l’eau.

Exploiter la relation entre la durée de propagation, la distance parcourue par une perturbation et la célérité, notamment pour localiser une source d’onde.
Déterminer, par exemple à l’aide d’un microcontrôleur ou d’un smartphone, une distance ou la célérité d’une onde.
Illustrer l’influence du milieu sur la célérité d’une onde.

Distinguer périodicité spatiale et périodicité temporelle.
Justifier et exploiter la relation entre période, longueur d’onde et célérité.
Déterminer les caractéristiques d’une onde mécanique périodique à partir de représentations spatiales ou temporelles.
Déterminer la période, la longueur d’onde et la célérité d’une onde progressive sinusoïdale à l’aide d’une chaîne de mesure.

Capacités numériques : Représenter un signal périodique et illustrer l’influence de ses caractéristiques (période, amplitude) sur sa représentation. Simuler à l’aide d’un langage de programmation, la propagation d’une onde périodique.

Capacité mathématique : Utiliser les représentations graphiques des fonctions sinus et cosinus.

2. La lumière : images et couleurs, modèles ondulatoire et particulaire

A) Images et couleurs

Exploiter les relations de conjugaison et de grandissement fournies pour déterminer la position et la taille de l’image d’un objet-plan réel.
Déterminer les caractéristiques de l’image d’un objet-plan réel formée par une lentille mince convergente.
Estimer la distance focale d’une lentille mince convergente.
Tester la relation de conjugaison d’une lentille mince convergente.
Réaliser une mise au point en modifiant soit la distance focale de la lentille convergente soit la géométrie du montage optique.

Capacités mathématiques : Utiliser le théorème de Thalès. Utiliser des grandeurs algébriques.

Choisir le modèle de la synthèse additive ou celui de la synthèse soustractive selon la situation à interpréter.
Interpréter la couleur perçue d’un objet à partir de celle de la lumière incidente ainsi que des phénomènes d’absorption, de diffusion et de transmission.
Prévoir le résultat de la superposition de lumières colorées et l’effet d’un ou plusieurs filtres colorés sur une lumière incidente.

Illustrer les notions de synthèse additive, de synthèse soustractive et de couleur des objets.

B) Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière

Utiliser une échelle de fréquences ou de longueurs d’onde pour identifier un domaine spectral.
Citer l’ordre de grandeur des fréquences ou des longueurs d’onde des ondes électromagnétiques utilisées dans divers domaines d’application (imagerie médicale, optique visible, signaux wifi, micro-ondes, etc.).

Utiliser l’expression donnant l’énergie d’un photon.
Exploiter un diagramme de niveaux d’énergie.
Obtenir le spectre d’une source spectrale et l’interpréter à partir du diagramme de niveaux d’énergie des entités qui la constituent.