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Fiche de revision sur Phénomènes Ondulatoires : Diffraction en Physique
Appartient au cours : Phénomènes Ondulatoires : Diffraction en Physique
📚 Fiche de Révision : Physique - Programme du Bac
🌊 1. Phénomènes Ondulatoires
1.1 Diffraction d'une onde
🔹 Quand observe-t-on la diffraction ?
- Une onde (mécanique ou électromagnétique) passe par une ouverture de diamètre A.
- Condition : A ≈ longueur d'onde (λ) de l'onde.
🔹 Caractéristiques clés
- Angle de diffraction : θ = λ / A (pour une fente rectangulaire).
- Largeur de la tâche centrale : L = (2λ × D) / A (où D = distance écran-fente).
⚠️ À retenir :
- La diffraction étale la direction de propagation après l'ouverture.
1.2 Interférences
🔹 Quelles conditions pour des interférences ?
- Deux ondes de même nature (son, lumière, vagues).
- Cohérentes : même fréquence + déphasage constant.
🔹 Différence de chemin (Δ) et interférences
| Type d'interférence | Condition sur Δ | Résultat |
|---|---|---|
| Constructive | Δ = K × λ | Ondes en phase → amplitude maximale |
| Destructive | Δ = (K + ½) × λ | Ondes en opposition → annulation |
💡 Ordre d'interférence (K) :
- K = 0 (centre), ±1, ±2, etc. → Symétrique autour du point central.
⚡ 2. Signaux Électriques : Circuit RC
2.1 Charge et décharge d'un condensateur
🔹 Rôle du condensateur
- Stocke l'énergie électrique lors de la charge.
- Restitue l'énergie lors de la décharge (agit comme un générateur).
🔹 Lois à utiliser
- Loi des mailles : Σ tensions = 0 (sens arbitraire).
- Loi d'Ohm : U<sub>R</sub> = R × i.
- Relation charge-tension : q = C × U<sub>C</sub> (où C = capacité).
- Intensité : i = dq/dt.
🔹 Équation différentielle
- À établir pour la charge ou la décharge.
- Vérifier si une solution proposée est valide.
2.2 Temps caractéristique (τ)
🔹 Définition
- Temps pour atteindre 63% de la charge maximale (charge) ou 37% de la tension initiale (décharge).
🔹 Calcul
- τ = R × C.
📌 Méthode :
- Lire τ sur le graphique U<sub>C</sub>(t) ou le calculer.
🔍 3. Optique : Lentilles et Instruments
3.1 Lentilles convergentes
🔹 Configuration clé
- Foyer image de l'objectif = Foyer objet de l'oculaire.
🔹 Grossissement (G)
- G = α' / α (où α' = angle image, α = angle objet).
- Formule : G = f'<sub>1</sub> / f'<sub>2</sub> (où f' = distance focale).
💡 À faire :
- Savoir tracer les rayons caractéristiques.
🚀 4. Mécanique
4.1 Repère Cartésien (Champs Uniformes)
🔹 Vecteurs de base
- Position : O**M = (x, y, z).
- Vitesse : v = dO**M/dt = (v<sub>x</sub>, v<sub>y</sub>, v<sub>z</sub>).
- Accélération : a = dv/dt.
🔹 Applications
- Champ de pesanteur : P = m × g (poids).
- Champ électrique : F = q × E (force électrique).
- E dirigé des charges + vers les charges –.
🔹 Deuxième loi de Newton
- Σ F = m × a.
- Objectif : Déterminer les équations horaires (x(t), y(t)) et la trajectoire (y(x)).
4.2 Chute libre et Énergie
🔹 Conservation de l'énergie mécanique
- Énergie cinétique : E<sub>c</sub> = ½ m × v².
- Énergie potentielle : E<sub>p</sub> = m × g × y (ou z).
- Énergie mécanique : E<sub>m</sub> = E<sub>c</sub> + E<sub>p</sub> = constante.
⚠️ Condition : Seule force = poids (chute libre).
4.3 Champ Gravitationnel (Non Uniforme)
🔹 Lois de Kepler
- Trajectoire elliptique : Planète autour du Soleil (un foyer).
- Aires égales : Rayon Soleil-planète balaie des aires égales en temps égaux.
- Troisième loi : T² / a³ = constante (T = période, a = demi-grand axe).
🔹 Repère de Frenet
- Utilisé pour les mouvements circulaires (approximation des orbites).
- Accélération : Composantes normale et tangentielle.
🔹 Approximation des orbites circulaires
- Mouvement circulaire uniforme : Retrouver les lois de Kepler.
- Troisième loi : T² / R³ = constante (R = rayon de l'orbite).
💧 5. Mécanique des Fluides
5.1 Débit Volumique (Q<sub>v</sub>)
🔹 Définition
- Volume de fluide passant par unité de temps : Q<sub>v</sub> = ΔV / Δt.
- Formule alternative : Q<sub>v</sub> = v × S (v = vitesse, S = section).
⚠️ Conservation du débit :
- Q<sub>v</sub> constant en tout point d'un écoulement.
- Exemple : Rétrécir un tuyau → vitesse augmente.
5.2 Équation de Bernoulli
🔹 Relation fournie (à connaître)
- Relie pression (P), vitesse (v), et altitude (z) en différents points.
- P + ½ ρv² + ρgz = constante.
🔥 6. Thermodynamique
6.1 Premier Principe
🔹 Énoncé
- ΔU = W + Q (ΔU = variation d'énergie interne, W = travail, Q = transfert thermique).
🔹 Cas particuliers
- Systèmes incompressibles : ΔU = m × c × ΔT (sans changement d'état).
6.2 Transferts Thermiques
🔹 Modes de transfert
| Mode | Description |
|---|---|
| Conduction | Transfert par contact (ex : métal chaud). |
| Convection | Mouvement de fluide (ex : air chaud qui monte). |
| Rayonnement | Émission d'ondes électromagnétiques (ex : Soleil). |
🔹 Flux thermique (Φ)
- Puissance thermique : Φ = ΔQ / Δt (en watts).
6.3 Loi de Newton (Convection)
🔹 Système + Thermostat
- Thermostat : Température constante (ex : air ambiant).
- Équation différentielle : À établir pour T(t) (température du système).
- Solution : Vérifier si une solution proposée est valide.
🧠 Ancrage Mémoriel
- Diffraction : Ouverture ≈ λ → étalement de l'onde.
- Interférences : Δ = Kλ (constructives) ou (K+½)λ (destructives).
- Circuit RC : τ = RC → 63% charge ou 37% décharge.
- Lentilles : G = f'<sub>1</sub> / f'<sub>2</sub>.
- Mécanique : ΣF = m×a → équations horaires et trajectoire.
- Fluides : Q<sub>v</sub> = v×S (conservé).
- Thermodynamique : ΔU = W + Q (premier principe).