Le document traite de l'absorption des rayonnements par l'atmosphère terrestre et de son impact sur l'observation des sources d'ondes et de particules dans l'univers. Il présente les différents types de rayonnements tels que les ondes électromagnétiques et mécaniques, et explique leur propagation ainsi que des dispositifs de détection associés. Des exemples concrets de capteurs et de phénomènes associés, comme les séismes et les télescopes spatiaux, sont également fournis.

1. PARTIE 1
Ondes et Particules

2. O1. Extraire et exploiter des informations sur
l’absorption de rayonnements par l’atmosphère
terrestre et ses conséquences sur l’observation
des sources de rayonnements dans l’Univers.

3. Exemples
• C’est grâce à l’analyse des ondes ou des
particules que les scientifiques peuvent
étudier les objets de l’Univers.
• La composition des étoiles est connue via
l’analyse du spectre du rayonnement émis
(visible, ultraviolet et infrarouge).

4. Exemples
• Les particules apportent des informations sur
l’Univers et sur la structure intime de la
matière.
• Les particules qui constituent les rayons
cosmiques apportent des informations sur le
Soleil et certains astres lointains.

5. Exemples
• L’atmosphère terrestre interagit avec les
rayonnements qu’elle reçoit. L’absorption des
rayonnements par l’atmosphère dépend de leur
nature:
–La lumière visible et la plupart
des ondes radio sont peu ou pas
absorbées par l’atmosphère
–Les rayons X, certains UV et les
grandes ondes radio ne
franchissent pas la haute
atmosphère

6. Exemples
• Les capteurs utilisés pour étudier les
rayonnements entrant dans l’atmosphère
doivent être situés à des altitudes où ces
rayonnements sont encore présents dans une
proportion non négligeable.

7. O2. Connaitre des sources de rayonnement
radio, infrarouge et ultraviolet.

8. • La lumière visible, les rayonnements
ultraviolets et infrarouges, les ondes radio, …,
sont des ondes électromagnétiques, qui
peuvent se propager sans support matériel.
Elles peuvent en particulier se propager dans
le vide.
• A distinguer des ondes mécaniques (ex : son).

10. Rayonnement UV : 10 à 400nm
Ces rayonnements sont fortement absorbés par
l’atmosphère: l’observation doit se faire avec des
télescopes spatiaux.

11. Rayonnement IR : 750nm à 1mm
Généralement les corps froids (<3000K) de
l’Univers émettent des IR.
Là encore, utilisation de télescopes spatiaux.

12. Ondes radio : >1mm
Rayonnement fossile : rayonnement
baignant tout l’Univers (résultat actuel du
rayonnement thermique de l’Univers
émettait au début de son évolution).

13. O3. Extraire et exploiter des informations sur
les manifestations des ondes mécaniques dans
la matière.

14. • Onde mécanique : phénomène de
propagation d’une perturbation dans un
milieu matériel.
• Contrairement aux ondes électromagnétiques,
l’onde mécanique nécessite un milieu matériel
(elle ne se propage donc pas dans le vide).

15. • Le son, les ondes sismiques, la houle, …, sont
des ondes mécaniques: ce sont des
perturbations qui se propagent dans la
matière.
• Exemple : l’étude des onde sismiques permet
d’analyser la structure interne de la Terre.

16. • La magnitude d’un séisme est généralement
mesurée selon l’échelle de Richter. C’est une
échelle logarithmique de mesure de l’énergie
libérée au foyer d’un séisme,
indépendamment du lieu d’observation. C’est
une grandeur sans unité.
• Pas de formule à connaitre, mais l’exploitation
de la formule ressemble à celle du niveau
sonore.

17. Quelques formules à connaitre
• Période : durée minimale au bout de laquelle
un phénomène se reproduit identique à lui-
même (seconde : s)
• Fréquence : nombre de répétition par seconde
d’une phénomène périodique (Hertz : Hz).
1 1
ouf T
T f
 

18. Quelques formules à connaitre
• Longueur d’onde  : plus petite distance qui
sépare deux points qui vibrent en phase.
• Ces longueurs d’onde caractérisent certaines
ondes mécaniques et électromagnétiques (voir
diapo 9) : partie 2.

19. Quelques formules à connaitre
• Célérité d’une onde
• Célérité et fréquence
d
v
t

.v f
T

 

20. O4. Connaitre la relation liant le niveau
d’intensité sonore à l’intensité sonore.
O5. Exploiter la relation liant le niveau
d’intensité sonore à l’intensité sonore.

21. Intensité sonore
(non exigible)
• L’onde sonore se propage dans les trois
directions à partir d’une source.
• La source émet une puissance P.
• Cette puissance se répartit sur la surface S
d’une sphère.
P
I
S

Il faut imaginer la propagation en 3D.

22. Niveau d’intensité sonore
• L : niveau d’intensité sonore (dB)
• I : intensité sonore (W/m²)
• I0 : intensité de référence (10-12W/m²)
0
10.log
I
L
I
 
  
 

23. Exploiter
0
10.log
I
L
I
 
  
 
0
log
10
L I
I
 
  
 
10
10
L
I
I
10
0.10
L
I I10
0.10
L
I I

24. O6. Extraire et exploiter des informations sur :
– des sources d’ondes et de particules et leurs
utilisations
– un dispositif de détection

25. Exemples
• Photorésistance : capteur de lumière
• Les ballons sondes météorologiques :
– Température, pression, vitesse du vent, humidité…
• Le télescope spatial : ondes de l’Univers
• Le compteur Geiger : particule radioactive
• Sismomètre : ondes sismiques
• Œil : onde lumineuse

26. O7. Pratiquer une démarche expérimentale
mettant en œuvre un capteur ou un dispositif
de détection.