Comment mesurer « la force » d’un son ? Pourquoi entend-on une personne cachée derrière une porte entrouverte ? On introduit ici le niveau d’intensité sonore, exprimé en décibels, et le phénomène de diffraction, caractéristique de toutes les ondes.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Relier intensité sonore et niveau d’intensité sonore
- Calculer une atténuation en décibels
- Décrire le phénomène de diffraction et ses conditions d’observation
- Utiliser la relation θ = λ / a
1. Intensité et niveau d’intensité sonore
L’intensité sonore I est la puissance transportée par l’onde par unité de surface, en W·m−2. Comme l’oreille perçoit des intensités très différentes, on utilise une échelle logarithmique :
L = 10 × log()
- Si l’intensité est multipliée par 10, le niveau augmente de 10 dB ; si elle est multipliée par 2, il augmente d’environ 3 dB.
- Inversement : I = I0 × 10L/10.
- Au-delà d’environ 85 dB, une exposition prolongée présente un risque pour l’audition.
Atténuation : Diminution du niveau d’intensité sonore : A = L1 − L2 (en dB). Elle peut être géométrique (l’énergie se répartit sur une surface de plus en plus grande en s’éloignant de la source) ou due à l’absorption par le milieu ou par une paroi.
2. La diffraction
Lorsqu’une onde rencontre une ouverture ou un obstacle, elle peut changer de direction de propagation : c’est la diffraction. Le phénomène est d’autant plus marqué que la dimension a de l’ouverture est proche de la longueur d’onde ou plus petite.
θ =
Diffraction d’un laser rouge par une fente
λ = 650 nm ; a = 0,10 mm ; écran à D = 2,0 m.
- θ = = 6,5 × 10−3 rad.
- Pour un petit angle, tan θ ≈ θ = , où L est la largeur de la tache centrale.
- L = 2Dθ = 2 × 2,0 × 6,5 × 10−3 = 2,6 × 10−2 m.
La tache centrale mesure 2,6 cm.
À retenir
- L = 10 log(), I0 = 1,0 × 10−12 W·m−2.
- ×10 sur I ⟹ +10 dB ; ×2 sur I ⟹ +3 dB environ.
- Atténuation A = L1 − L2.
- Diffraction marquée si a ≲ λ ; θ = en radians.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.