PHÉNOMÈNE DE PROPAGATION
Deux points en lesquels l’onde est en phase sont séparés le long de la direction de
propagation (Ox) d’un nombre entier de fois la longueur d’onde.
Deux points en lesquels l’onde est en opposition de phase sont séparés le long de la
direction de propagation (Ox) d’un nombre entier de fois la longueur d’onde plus
une demi-longueur d’onde.
Ces résultats sont mis à profit dans l’expérience suivante pour mesurer la célérité d’ondes
ultra-sonores dans l’air.
On place un émetteur d’ultrasons E, produisant une onde sinusoïdale de fréquence
f = 44,0 kHz, devant deux récepteurs R 1 et R 2 fournissant des signaux (tensions électriques) proportionnels au signal de l’onde qu’ils reçoivent et que l’on envoie sur les
deux voies d’un oscilloscope.
générateur
44 kHz
E
R 1
R 2
voie 1
voie 2
Figure 2.15 – Mesure de la célérité des ondes ultrasonores dans l’air.
En « mode normal », on voit à l’écran de l’oscilloscope deux sinusoïdes d’amplitudes
à peu près égales si les récepteurs sont à peu près à la même distance de l’émetteur. Si
l’on passe l’oscilloscope en « mode XY », on voit (en général) une ellipse. Lorsque le
déphasage des deux signaux varie, cette ellipse se transforme en un segment de droite
de pente positive si les deux signaux sont en phase, et en un segment de droite de pente
négative si les deux signaux sont en opposition de phase (voir chapitre précédent).
R 1 est fixe. R 2 peut être translaté le long d’une règle graduée, parallèle à la direction
entre l’émetteur et ce récepteur. On commence par ajuster sa position pour voir deux
signaux en phase, c’est-à-dire, sur l’oscilloscope, un segment de droite de pente positive. Puis on le recule progressivement en observant l’écran de l’oscilloscope : on voit
que les signaux sont alternativement en opposition de phase et en phase. Quand les
signaux sont pour la 5 ème fois de suite en phase on note la position du récepteur mobile sur la règle, puis on continue. Lors d’un essai, on a noté les positions successives,
en centimètres : 42, 0 ; 37, 9 ; 33, 9 ; 29, 9 ; 26, 0. La règle étant graduée en millimètre
l’incertitude sur chacune de ces valeurs est de 0,3 mm.
La distance moyenne entre deux positions successives de la liste précédente est :
42, 0 − 26, 0
4
= 4,0 cm±0,15 mm. On en déduit une évaluation de la longueur d’onde :
Expérience
65
Deux points en lesquels l’onde est en phase sont séparés le long de la direction de
propagation (Ox) d’un nombre entier de fois la longueur d’onde.
Deux points en lesquels l’onde est en opposition de phase sont séparés le long de la
direction de propagation (Ox) d’un nombre entier de fois la longueur d’onde plus
une demi-longueur d’onde.
Ces résultats sont mis à profit dans l’expérience suivante pour mesurer la célérité d’ondes
ultra-sonores dans l’air.
On place un émetteur d’ultrasons E, produisant une onde sinusoïdale de fréquence
f = 44,0 kHz, devant deux récepteurs R 1 et R 2 fournissant des signaux (tensions électriques) proportionnels au signal de l’onde qu’ils reçoivent et que l’on envoie sur les
deux voies d’un oscilloscope.
générateur
44 kHz
E
R 1
R 2
voie 1
voie 2
Figure 2.15 – Mesure de la célérité des ondes ultrasonores dans l’air.
En « mode normal », on voit à l’écran de l’oscilloscope deux sinusoïdes d’amplitudes
à peu près égales si les récepteurs sont à peu près à la même distance de l’émetteur. Si
l’on passe l’oscilloscope en « mode XY », on voit (en général) une ellipse. Lorsque le
déphasage des deux signaux varie, cette ellipse se transforme en un segment de droite
de pente positive si les deux signaux sont en phase, et en un segment de droite de pente
négative si les deux signaux sont en opposition de phase (voir chapitre précédent).
R 1 est fixe. R 2 peut être translaté le long d’une règle graduée, parallèle à la direction
entre l’émetteur et ce récepteur. On commence par ajuster sa position pour voir deux
signaux en phase, c’est-à-dire, sur l’oscilloscope, un segment de droite de pente positive. Puis on le recule progressivement en observant l’écran de l’oscilloscope : on voit
que les signaux sont alternativement en opposition de phase et en phase. Quand les
signaux sont pour la 5 ème fois de suite en phase on note la position du récepteur mobile sur la règle, puis on continue. Lors d’un essai, on a noté les positions successives,
en centimètres : 42, 0 ; 37, 9 ; 33, 9 ; 29, 9 ; 26, 0. La règle étant graduée en millimètre
l’incertitude sur chacune de ces valeurs est de 0,3 mm.
La distance moyenne entre deux positions successives de la liste précédente est :
42, 0 − 26, 0
4
= 4,0 cm±0,15 mm. On en déduit une évaluation de la longueur d’onde :
Expérience
65