Résumé — Signaux lumineux et sonores
Ce résumé condense l’exigible du chapitre. Deux vitesses à connaître par cœur — pour la lumière, pour le son — et un réflexe : penser à l’aller-retour dans les exercices d’écho.
Les signaux lumineux
Dans un milieu transparent et homogène (et dans le vide), la lumière se propage en ligne droite : c’est la propagation rectiligne, modélisée par le rayon lumineux. Elle explique les ombres et permet de viser, aligner, mesurer.
- Une source primaire produit sa propre lumière (Soleil, lampe) ; un objet diffusé ne fait que renvoyer la lumière qu’il reçoit (Lune, page d’un livre).
- La lumière se propage dans le vide — c’est ainsi que celle du Soleil nous parvient.
Les deux vitesses à connaître
La lumière : 300 000 km chaque seconde, quasi instantanée à notre échelle. Le son dans l’air : environ 1 km toutes les 3 s — d’où le retard du tonnerre sur l’éclair.
Les signaux sonores
Un son est produit par une vibration et a besoin d’un milieu matériel (air, eau, solide) pour se propager : pas de son dans le vide. Sa vitesse dépend du milieu : environ dans l’air, dans l’eau.
Distance, vitesse et durée
d en m, v en m/s, t en s. Pour un écho ou un sonar, le signal fait un aller-retour : la distance de l’obstacle vaut d ÷ 2.
L’année-lumière
L’année-lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année, soit environ . Conséquence : voir une étoile à 4 années-lumière, c’est la voir telle qu’elle était il y a 4 ans — regarder loin, c’est regarder dans le passé.
Fréquence et sons audibles
La fréquence d’un son est le nombre de vibrations par seconde, en hertz (). Plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu ; plus elle est basse, plus il est grave.
- Infrasons : fréquence inférieure à ;
- sons audibles : entre et ;
- ultrasons : fréquence supérieure à — utilisés par le sonar, l’échographie, la chauve-souris.
Son et lumière servent à transporter des informations : sonar, échographie, fibre optique, ondes radio… c’est tout le sens du thème « des signaux pour observer et communiquer ».
Les pièges classiques
Les erreurs qui coûtent des points
Oublier de diviser par 2 dans les exercices d’écho et de sonar (le signal fait l’aller-retour !). Croire que l’année-lumière est une durée : c’est une distance. Confondre les vitesses : 340 m/s pour le son, 3 × 10⁸ m/s pour la lumière. Et penser qu’un son se propage dans le vide : impossible, il lui faut de la matière. Enfin, protège tes oreilles : les cellules auditives détruites ne repoussent jamais.