Fiche d’exercices de Ondes, son et optique avec corrigé

L’intensité sonore près de une tondeuse à gazon est de 8 × 10⁻³ W/m². Trouvez le niveau d’intensité sonore β en décibels.

Un rayon lumineux dans air (n = 1,00) frappe une interface plane avec verre flint (n = 1,62) sous un angle de 25° avec la normale. Trouvez l’angle de réfraction θ₂, mesuré par rapport à la normale.

Une source de 400 Hz s’éloigne à 10 m/s d’un observateur immobile. La vitesse du son est de 343 m/s. Trouvez la fréquence f′ que perçoit l’observateur.

La lumière se propage dans verre crown (n = 1,50) vers une interface plane avec éthanol (n = 1,36). Trouvez l’angle critique θ_c au-delà duquel elle est totalement réfléchie.

Une fibre optique a un cœur d’indice n₁ = 1,46 et une gaine d’indice n₂ = 1,44. Trouvez le plus grand angle θ_a avec l’axe de la fibre sous lequel la lumière venant de l’air peut entrer par l’extrémité de la fibre et rester guidée par réflexion totale interne.

Deux lentilles minces ont le même axe, distantes de 40 cm : la lentille 1 avec f₁ = 5 cm et la lentille 2 avec f₂ = 10 cm. Un objet se trouve à 50 cm devant la lentille 1. Trouvez la position d_i2 de l’image finale mesurée depuis la lentille 2 (positive au-delà de la lentille 2, convention réel = positif).