Cette fiche couvre des sujets HL sélectionnés pour le cours évalué pour la première fois en 2025 ; elle ne représente pas l'intégralité du programme.
Prérequis : lire les quantités et unités indiquées, puis utiliser l'arithmétique et les conditions du modèle ci-dessous.
Les exemples sont originaux et fictifs : ils ne correspondent ni à de vraies mesures ni à de véritables enquêtes d'étudiants.
12.2
Ondes, mesure et réfraction
Qu'est-ce qui expliquerait cette observation ?
Une onde peut transporter de l'énergie à travers l'eau tandis qu'un marqueur flottant oscille principalement. Le transfert d'énergie et le transport massif de matière sont différents.
Construire le modèle
Fréquence : oscillations par unité de temps ; longueur d'onde : distance entre deux points successifs en phase.
La vitesse d'onde est égale à la fréquence multipliée par la longueur d'onde.
Les oscillations transversales sont perpendiculaires à la propagation.
Longueur d'onde : Distance entre deux points successifs en phase.
Fréquence : Nombre d'oscillations par unité de temps.
Une longueur d'onde correspond à la longueur d'un cycle complet ; v = fλ
Choisir des preuves capables de le tester
À une interface, la fréquence reste fixe car elle est déterminée par la source.
Un changement de vitesse entraîne un changement de longueur d'onde.
La réfraction résulte des différences de vitesse ; les angles sont mesurés par rapport à la normale.
En laboratoire : Mesurez plusieurs longueurs d'onde et divisez pour réduire l'incertitude relative de lecture. Utilisez une boîte à rayons avec une normale tracée à l'interface. Éloignez le faisceau des yeux et enregistrez clairement les angles d'incidence et de réfraction.
Travailler à partir de quantités connues
Données : fréquence 5 Hz et longueur d'onde 0.40 m.
Appliquez v = fλ. v = 5×0.40 = 2.0 mètres par seconde.
Si la vitesse diminue à 1.5 m/s à même fréquence, la longueur d'onde = v/f = 1.5/5 = 0.30 m.
À vous : La fréquence est 8 Hz et la longueur d'onde est 0.25 m. Calculez la vitesse de l'onde.
Vérifier la conclusion et ses limites
La fréquence d'une onde ne change pas simplement parce que le milieu change.
Une onde longitudinale a des oscillations parallèles à la propagation.
Faux : La fréquence d'une onde change toujours lorsqu'elle pénètre dans un nouveau milieu. La fréquence est fixée par la source, donc elle reste constante à travers une interface. Ce qui change, c'est la vitesse, et donc la longueur d'onde via v = f × longueur d'onde.
Clé :
Fréquence : oscillations par unité de temps ; longueur d'onde : distance entre deux points successifs en phase.
À une interface, la fréquence reste fixe car elle est déterminée par la source.
Attention : la fréquence d'une onde ne change pas simplement parce que le milieu change.
Écrire à partir d'une vitesse d'onde de 7.2 mètres par seconde
La fréquence est de 9 Hz et la longueur d'onde est de 0.80 m.
Trouver la vitesse de l'onde. Si la vitesse devient 5.4 mètres par seconde à une interface, trouver la nouvelle longueur d'onde. La fréquence reste inchangée.
Écrire à partir d'une vérification de Snell
La lumière passe de l'air vers le verre (n = 1.5) à 30° par rapport à la normale.
sin θverre = sin 30° ÷ 1.5 = 0.333, donc θverre ≈ 19.5° — vers la normale dans le milieu plus lent, comme il se doit.
Écrire à partir d'un angle critique
La lumière voyage du verre (n = 1.5) vers l'air.
sin θc = 1 ÷ 1.5 = 0.667, donc θc ≈ 41.8° — au-delà de celui-ci, réflexion totale interne : condition des fibres optiques.
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Same frequency, different wavelength
At 5 Hz, speeds of 2.0 and 1.5 m/s give wavelengths of 0.40 and 0.30 m. Compare linked snapshots across a stationary boundary while keeping the source frequency shared.
