Niveau 4 |
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Ce cours présente tous les phénomènes liés à la lumière et au son, et ainsi de mieux les appréhender
Optique
Intensité lumineuse:
Elle décroît très rapidement en fonction de la profondeur :
0 mètre
1 mètre
10 mètres
20 mètres
40 mètres
100 %
40 %
14 %
7 %
1,5 %
La colorimétrie
Elle régresse également très rapidement et notamment le rouge.
Le nombre de particule dans l'eau va également jouer sur la visibilité de façon importante.
Si vous éclairez un objet directement, les particules vous vous renvoyez la plus part de la lumière et l'objet sera peu perceptible. Pour avoir une bonne vision,il est nécessaire d'éclairer l'objet de coté. La vision dans l'eau dépend donc de :
- la quantité de lumière qui franchit la surface (soleil, nuage)
- la profondeur
- la transparence de l'eau nombre de particules.
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La réfraction
Le rayon qui pénètre dans l'eau change d'angle.
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La réflexion
Lorsque l'on éclaire la surface, suivant l'angle que l'on donne à notre lampe, le rayon sera ou non réfléchit. Cet angle est de 48,5° par rapport à la verticale.
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Analogie
Le rayon lumineux se comporte comme une voiture qui rencontre 2 milieux différents : bitume et boue
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La roue qui rencontre la boue se met à patiner, le véhicule pivote. Puis les 2 roues sont dans la boue et la trajectoire redevient droite.
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Les 2 roues rencontrent la boue en même temps, la trajectoire ne change pas.
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La roue qui sort de la boue, fait pivoter la voiture de façon tellement importante qu'elle retourne dans la boue.
Suivant l'angle, le véhicule se comporte de façon totalement différente, comme la lumière !
la vision sous l'eau
Réduction du champ visuel : Le masque réduit considérablement le champ de vision. (- 50% courbe rouge)
La réfraction a deux conséquences :
- Le grossissement : Les objets que l'on voit semblent plus gros que la réalité. (x 1,3)
- Une mauvaise appréciation des distances : Les objets sont plus loin ! (x 1,3).
Formules
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Exercices
- Un poisson vu sous l'eau à une distance apparente de 4 mètres et de taille apparente de 90 cm. Distance réelle et taille réelle ?
Dist app = Dist réelle x (3/4)
4 m = Dist réelle x (3/4)
Dist réelle = 4 / (3/4)
Dist réelle = 5.3 mètresTaille app = Taille réelle x (4/3)
90 cm = Taille réelle x (4/3)
Taille réelle = 90 / ( 4/3 )
Taille réelle = 67.5 cm
- Un poisson mesurant 90 cm et à une distance de 4 mètres. Dist apparente + taille apparente ?
Dist app = Dist réelle x (3/4)
Dist app = 4 m x (3/4)
Dist app = 3 mètresTaille app = Taille réelle x (4/3)
Taille app = 90 x (4/3)
Taille app = 1.20 m
- Une ancre que l'on voit en surface semble mesurer 80 cm et semble à 15 mètres de fond. Profondeur réelle ? Longueur réelle ?
Prof app = Prof réelle x (3/4)
15 m = Prof réelle x 3/4
Prof réelle = 15 / (3/4)
Prof réelle = 20 mètresLong app = Long réelle x (4/3)
80 cm = Long réelle x (4/3)
Long réelle = 80 cm / ( 4/3 )
Long réelle = 60 cmAcoustique
Le son se propage à des vitesses différentes dans l'air et dans l'eau :
Air : 330 m/s Eau : 1500 m/s
Ainsi, dans l'eau, on peut entendre des sons qui proviennent de loin, mais il est très difficile de les localiser car le cerveau est perburbé (ses repères sont changés).
Exercices
Calculer combien de temps met un son pour parcourir 4500 m dans l'eau et dans l'air.
eau : 4500 m / 1500 = 3 secondes
air : 4500 m / 330 = 13,6 secondes
Un sondeur émet une onde verticale vers le fond et reçoit son écho 0,053 seconde après l'avoir émis. Quel est sa profondeur ?0,053 x 1500 = 80 m (distance aller et retour) donc 80/2 = 40 mètres
Auteur : Eric Maufront MF1