Ondes: Types et Caractéristiques

Les ondes

• Une onde est une perturbation qui se propage à travers la matière ou le vide, transportant de l'énergie mais pas de matière.

Types d'ondes

• Mécaniques: nécessitent un milieu matériel pour se propager, comme les vagues, le son et les ondes sismiques.
• Électromagnétiques: peuvent se propager dans le vide ou dans un milieu matériel, comme la lumière, les ondes radio et les rayons X.
• Transversales: ont une déformation perpendiculaire à la direction de propagation.
• Longitudinales: ont une déformation parallèle à la direction de propagation, comme le son.
• La propagation d'une onde se fait dans toutes les directions accessibles.

Caractéristiques d'une onde

• Amplitude (A): la distance entre le point d'équilibre et la crête ou le creux, mesurée en mètres (m).
• Longueur d'onde (λ): la distance entre le début de deux cycles consécutifs, mesurée en mètres (m).
• Période (T): le temps mis par l'onde pour effectuer un cycle complet, mesurée en secondes (s); T = 1/f.
• Fréquence (f): le nombre de cycles qui se produisent en une seconde, mesurée en hertz (Hz); f = 1/T.
• Vitesse de propagation (v): la distance que l'onde parcourt en une seconde, mesurée en mètres/seconde (m/s); v = λ/T ou v = λ•f.

Les ondes sonores

• Le son est une onde longitudinale qui déplace l'air parallèlement à sa direction de propagation, comprimant et rarefiant l'air.
• Le son ne se propage pas dans le vide.
• Vitesse du son dans l'air à 15°C: 340 m/s.
• L'oreille humaine perçoit les sons entre 20 et 20 000 Hz.
• Une fréquence élevée correspond à un son aigu.
• Une amplitude élevée correspond à un son fort.
• L'échelle des décibels mesure l'intensité des sons de manière non linéaire.

Intensité sonore

• Une augmentation de 10 dB multiplie par 10 l'intensité du son.
• 70 dB est 10 fois plus fort que 60 dB.

Les ondes électromagnétiques

• Ce sont des ondes toujours transversales qui peuvent se propager dans le vide.
• Le spectre électromagnétique classe ces ondes selon leur fréquence ou longueur d'onde.
• Plus la fréquence est élevée, plus l'onde transporte de l'énergie.
• Vitesse de la lumière dans le vide: 3 x 10^8 m/s.

Spectre électromagnétique

• Rayons gamma: fréquence très élevée, dangereux, produits lors de réactions nucléaires, peuvent traverser le métal.
• Rayons X: peuvent traverser le corps humain (sauf les os et les dents).
• Ultraviolets (UV): invisibles, mais leurs effets sont visibles; UVA cause le bronzage et le vieillissement, UVB cause les coups de soleil et le cancer.
• Fréquences visibles: du violet au rouge, composent la lumière blanche.
• Infrarouges (IR): émis par les objets chauds, utilisés dans les dispositifs de vision nocturne.
• Micro-ondes: utilisées dans les fours et les communications sans fil.
• Ondes radio: fréquence la plus basse, utilisées pour la radio et la télévision.

Interactions de la lumière avec la matière

• La lumière se propage en ligne droite et peut être absorbée, réfléchie ou réfractée lorsqu'elle rencontre un objet.
• La réflexion se produit lorsque la lumière rebondit à la surface d'un objet.

Types de réflexion

• Diffuse: se produit sur une surface irrégulière avec des rayons réfléchis multiples et désordonnés.
• Spéculaire: se produit sur une surface lisse avec des rayons réfléchis uniques qui obéissent à des lois.

Vocabulaire de la réflexion

• Normale (N): ligne droite et perpendiculaire à la surface réfléchissante.
• Rayon incident: rayon lumineux atteignant la surface réfléchissante.
• Rayon réfléchi: rayon lumineux renvoyé par la surface réfléchissante.
• Miroir plan: miroir dont la surface réfléchissante est réfléchissante

Les lois de la réflexion spéculaire

• Le rayon incident, la normale et le rayon réfléchi sont tous dans le même plan.
• L'angle du rayon incident est toujours égal à l'angle du rayon réfléchi.

Réfraction

• Se produit quand la lumière change de direction en passant d'une substance transparente à une autre.
• Un rayon réfracté est un rayon lumineux qui a changé de direction en passant d'un milieu transparent à un autre.
• Si un rayon lumineux passe dans un milieu plus dense, il s'approche de la normale et il passe dans un milieu moins dense, il s'éloigne de la normale.

Réfraction à travers une lentille

• Une lentille convergente fait converger les rayons qui la traversent vers le foyer.
• Une lentille divergente fait diverger les rayons qui la traversent comme s'ils provenaient du foyer situé devant la lentille.

La réfraction à travers une lentille convergente

• Rayon incident parallèle à l'axe, rayon dévié se dirige vers le foyer.
• Rayon incident traversant le foyer, rayon dévié parallèle à l'axe.
• Rayon incident passant par le centre, rayon poursuit sa trajectoire sans être dévié.

Les récepteurs sensoriels

• Les récepteurs sensoriels incluent l'oreille, l'œil, le nez, la langue et la peau.

L'oreille

• L'oreille a deux fonctions: l'audition et l'équilibre.
  • Audition : capte, transforme les ondes sonores en influx nerveux.
• Équilibre : détecte les mouvements de la tête.

Anatomie de l'oreille

• Oreille externe: pavillon, conduit auditif et tympan.
• Oreille moyenne: marteau, enclume, étrier et trompe d'Eustache.
• Oreille interne: canaux semi-circulaires, vestibule et cochlée.

Fonctions des composantes de l'oreille

• Pavillon: capte et dirige les sons.
• Conduit auditif: canalise le son jusqu'au tympan.
• Tympan: transmet les vibrations de l'air au marteau.
• Marteau: transmet les vibrations du tympan à l'enclume.
• Enclume: transmet les vibrations du marteau à l'étrier.
• Étrier: transmet les vibrations à l'oreille interne.
• Trompe d'Eustache: équilibre la pression entre l'oreille externe et l'oreille moyenne.
• Canaux semi-circulaires: transmettent les informations sur l'orientation de la tête et la rotation.
• Vestibule: abrite les cellules qui transmettent des informations sur l'équilibre et les déplacements.
• Cochlée: perçoit les vibrations à l'aide des cellules ciliées et les transmet au cerveau.

Physiologie de l'oreille

• Les ondes sonores font bouger le liquide contenu dans la cochlée.
• L'amplitude correspond au volume du son.
• La fréquence correspond à la note.
• Le vestibule et les canaux semi-circulaires contiennent du liquide qui bouge en fonction des mouvements du corps.

L'oeil

• L'œil a pour fonction de capter la lumière et de la transformer en influx nerveux pour permettre au cerveau de l'interpréter.

Anatomie de l'oeil

• Membranes : sclère, choroïde et rétine.
• Milieux transparents : cornée, humeur aqueuse, cristallin et humeur vitrée.
• Structures annexes : paupières, muscles oculaires, glandes lacrymales et conjonctive.

Fonctions des composantes de l'oeil

• Sclère : protège l'œil.
• Choroïde : nourrit l'œil et maintient le cristallin en place.
• Rétine : transforme la lumière en influx nerveux.
• Cornée : permet de transmettre et de faire converger les rayons lumineux.
• Humeur aqueuse : nourrit le cristallin et la cornée.
• Cristallin : ajuste la vision en changeant de forme.
• Humeur vitrée : maintient la rétine collée à la choroïde.
• Iris : contrôle la quantité de lumière qui entre dans l'oeil.

Physiologie de l'oeil

• L'iris contrôle la quantité de lumière qui entre dans l'oeil.
• Les bâtonnets sont sensibles à la lumière de faible intensité et perçoivent le noir et blanc
• Les cônes sont sensibles à différentes couleurs.
• Le cristallin change de forme pour accommoder la vision de près et de loin.

Santé oculaire

• Gardez une distance de lecture appropriée
• Gardez un éclairage approprié
• Accordez du repos
• Protéger vos yeux
• Assurez vous d'une propreté quotidienne

Troubles visuels

• Myopie: vision floue des objets éloignés, image se forme devant la rétine. Se corrige avec des lentilles divergentes ou une chirurgie au laser.
• Hypermétropie: vision floue des objets rapprochés, image se forme derrière la rétine. Se corrige avec des lentilles convergentes.
• Astigmatisme: vision floue dans un plan (vertical ou horizontal). Se corrige avec des lentilles cylindriques.

Le nez et la langue

• Le nez capte les odeurs
• La langue capte les saveurs
• Les cellules olfactives captent les odeurs et transmettre l'influx nerveux au bulbe olfactif.
• L'épithélium olfactif est une muqueuse située au sommet des fosses nasales qui dissout les molécules odorantes.
• Trajet des odeurs : narines et entrent dans les fosses nasales, se dissolvent dans le mucus de l'épithélium olfactif, se transforment en influx nerveux qui emprunte le nerf olfactif.

La peau

• Est l'organe récepteur des sensations tactiles, thermiques et douloureuses.
• Couches de la peau : l‘épiderme, le derme et l'hypoderme

Fonctions de la peau

• Protection
• Régulation thermique
• Excrétion de certaines substances
• Production de vitamine D

Fonction des différentes couche de la peau

• L'épiderme élimine les cellules mortes, bloque l'entrée d'agents étrangers et imperméabilise le corps.
• Le derme protège la peau (élasticité, résistance à la traction et à la compression).
• L'hypoderme sert de réserve d'énergie et permet à la peau de glisser sur les os et les muscles.

Structure de la peau détecte les sensations suivantes

• Textures par le corpuscules de Meissner
• Pression détecté par le corpuscules de pacini
• Température les terminaisons libres
• Douleur terminaisons libres
• Étirements Corpuscules de Ruffini
• Contacts prolongés Corpuscules de Ruffini