tp onde plane

[cpalperou]

Bonjour, je dois imaginer une petite expérience mettant en évidence la notion d'onde plane et permettant de déduire quelques caratéristiques de cette onde plane.

Est-ce que quelqu'un a une idée?
Merci
-----

[LPFR]

Bonjour.
Le premier problème est que les ondes planes n'existent pas. Ce sont des abstractions mathématiques.
On peut s'approcher en regardant une onde sphérique de loin: les dimensions de la zone que l'on regarde doivent être très petites devant la distance à la source.

Si vous voulez faire des mesures, j'imagine qu'il s'agit d'ondes sonores (vous ne l'avez pas précisé).
Dans ce cas une mesure à faire est celle de la mesure simultanée de l'amplitude instantanée de l'onde en plusieurs endroits d'un des plans de l'onde (avec plusieurs microphones identiques).
Si vous n'êtes pas assez riche, on peut aussi faire la mesure avec un seul microphone, en comparant la phase avec celle de la source (continue).

Mais même ainsi, c'est une manip difficile à monter. Ce n'est aps une "petite" expérience. Car on risque d'être gêné par les réflexions du son sur les murs, sol et plafond du local.
Au revoir.

[cpalperou]

Merci de votre réponse.
Il ne s'agit pas forcément d'onde acoustique.
Je lis sur wiképédia: "Pour obtenir une onde plane, on peut par exemple faire passer de la lumière par un diaphragme puis la collimater avec une lentille convergente." Est-ce correct?
Quelqu'un aurait une autre idée de manip?

[LPFR]

Bonjour.
Oui. C'est correct.
Mais avec de la lumière je ne vois pas de manips qui concerneraient directement la "planeitude" de l'onde faisables "facilement".
Même la fabrication d'un morceau d'onde plane par la méthode décrite par Wikipedia est difficile à mettre en œuvre. Car le diaphragme en question doit avoir un diamètre de l'ordre du micron. Et quand vous bloquez toute la lumière qui ne passe pas par le trou, il ne vous reste pas grand chose. Et que l'onde soit plane si la lentille est bien positionnée ou qu'elle soit un peu sphérique (car la lentille n'est jamais positionnée au micron près) vous ne verrez aucune différence et vous ne saurez même pas si votre onde obtenue est plane.

On peut faire beaucoup de manips, aussi bien en optique géométrique qu'en ondulatoire. Mais vous ne verrez pas beaucoup de différence (mais elles existent) entre les résultats avec une onde plane et une onde sphérique.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[cpalperou]

Il s'agit en fait d'un travail que je dois préparer en vue d'une audition pour du taf. Voici l'énoncé de cet exercice:
"présentation d'une notion d'enseignement (5 min). Cette dernière sera introduite sous la forme d'un plan de cours et d'une proposition d'expérience(s), à l'intention d'étudiants de L1-L2, sur le thème suivant : la notion d'onde plane"

[LPFR]

Il s'agit en fait d'un travail que je dois préparer en vue d'une audition pour du taf. Voici l'énoncé de cet exercice:
"présentation d'une notion d'enseignement (5 min). Cette dernière sera introduite sous la forme d'un plan de cours et d'une proposition d'expérience(s), à l'intention d'étudiants de L1-L2, sur le thème suivant : la notion d'onde plane"

Re.
Si vous aviez présenté votre problème correctement, vous ne m'auriez pas fait perdre du temps.
A+

[cpalperou]

... mes excuses !
Même si je ne comprends pas pourquoi vous estimez avoir perdu votre temps!!

[pseudoarallonge]

Une idée en passant d'expérience en acoustique.

Une propriété des ondes planes est que l'amplitude ne décroit pas avec la distance, alors qu'elle décroit en 1/R pour une onde sphérique.

Par conséquent, il faudrait un tuyau très long, un haut parleur et 1 microphone.

Percer le tuyau en différents points tout le long de ce dernier pour pouvoir laisser passer le microphone.

L'expérience consiste alors à mesurer le niveau de bruit à l'intérieur du tuyau en plaçant un haut parleur à une extrémité du tuyau.
Enlever le tuyau et recommencer la manip.

Dans le premier cas l'amplitude doit rester constante, dans le second l'amplitude doit décroitre en 1/R ou -20.log(R) si les mesures sont en dB.

[cpalperou]

Bonne idée.
Seulement, quel son doit on envoyer dans le tuyau pour que l'onde correspondante soit plane?

[cpalperou]

Bonjour,
et si je fais des interférences (avec des fentes d'Young par exemple) en champ proche (onde sphérique) et en champ lointain (onde plane).
Est-ce que les figures de diffraction seront différentes en champ proche et lointain?
Mercui

[LPFR]

Bonjour,
et si je fais des interférences (avec des fentes d'Young par exemple) en champ proche (onde sphérique) et en champ lointain (onde plane).
Est-ce que les figures de diffraction seront différentes en champ proche et lointain?
Mercui

Bonjour.
Il y en a des différences. Mais elles ne sont pas dues au fait que l'onde soit plane ou sphérique, mais au fait qu'en diffraction proche (diffraction de Fresnel) les amplitudes des ondes venant de points différents ne sont pas identiques à cause de la différence de distances.
Alors qu'en diffraction lointaine (diffraction de Fraunhofer) les amplitudes des ondes venant de points différents sont égales.
Les figures ne sont pas très différentes. Et en pratique encore moins. Car les différences de distance importantes ne peuvent s'obtenir qu'avec des longueurs d'onde comparables à la distance entre l'objet et l'écran.
Au revoir.

[cpalperou]

merci pour la réponse et pour se clarté.
Et si je fais des interférences en champ lointain, donc avec 2 ondes planes. J'obtiens une certaine figure d'interférences. Et là, je viens perturber la situation en mettant sur le trajet de la lumière un objet transparent (un verre ou peut être un film plastique?), mon onde n'est alors plus plane (pas sûr ça?) et la figure d'interférence change (?)

[LPFR]

Re.
Si vous mettez un objet dans le parcours, l'onde ne sera ni plane ni sphérique mais du "n'importe quoi", car vous avez changé la phase suivant les endroits. La figure de diffraction changera énormément. Elle peut même disparaitre dans certains cas.

Sauf si l'objet est optiquement plan. Dans ce cas, les franges d'interférence (si c'est le cas) seront "uniquement" décalées.
A+

[cpalperou]

merci! votre dernière remarque est intéressante. Donc, en introduisant cet objet optiquement plan, j'obtiens un décalage de mes franges. Est ce que l'introduction de cet objet implique que mon onde devient sphérique?

[LPFR]

Re.
Non. Un objet optiquement plan ne fait de décaler (en le retardant) le front d'onde. L'onde garde la même forme.
Pour transformer une onde plane en onde sphérique ou vice-versa, il faut des surfaces sphériques (comme avec des lentilles).
A+

[cpalperou]

OK,
et si prends une source primaire ponctuelle (ou fente source), elle émet une onde sphérique. J'insère sur le chemin optique 2 trous d'young et j'observe des interférences.
Puis, je mets une lentille convergente de telle sorte que la source se trouve au foyer et ainsi, l'onde sphérique est, après passage par la lentille devenue plane. J'ai toujours mes trous d'Young.
Est-ce que je vais observer des différences sur ma figure d'interférence?
Encore merci

[LPFR]

Re.
Désolé, mais votre description n'est pas claire.
Faites un petit schéma (à main levée) et mettez-le en tant que pièce jointe.
http://forums.futura-sciences.com/ph...s-jointes.html
A+

[cpalperou]

Voici:

[LPFR]

Re.
Avec ce montage, vous obtiendrez strictement le même résultat. Dans les deux cas vous avez deux trous de Young (ou deux fentes) éclairées par un front d'onde qui les "alimente en phase". Que ce front soit plan ou sphérique ne change rien. Car de toute façon ce n'est qu'une petite partie du front qui passe dans chaque tour ou fente.

Je vous ai dit au post#4 que je ne voyais pas de manip dans laquelle on mette en évidence une différence entre une onde plane ou sphérique.
Je suis toujours du même avis.
Vous pouvez tourner vos montages théoriques dans tous les sens. je ne pense pas que vous en trouverez un qui m'aurait échappé.

Je vous conseille d'orienter votre travail dans une autre direction que de chercher une faille dans mes raisonnements.
A+

[cpalperou]

OK et encore merci. Je ne me permettrai pas de chercher une faille dans vos raisonnements.
J'abandonne donc cette idée.
Et du côté de l'acoustique? peut on imaginer une telle expérience?

[LPFR]

Re.
Comme je vous ai dit au début de la discussion, la seule manip que je vois est celle de mesurer la phase d'une onde sonore sphérique en fonction de la position avec un microphone, un oscilloscope et un petit haut-parleur.
Vous pouvez même faire la manip avec des ultrasons, ce qui est moins désagréable pour les oreilles.
Par contre, pour une onde plane c'est plus difficile. Soit on met la source très loin (ce qui fait une onde presque plane) soit in faut employer un miroir concave pour transformer l'onde sphérique et onde plane.

Mais elle n'a rien de spectaculaire et je n'en vois pas d'autre.
A+