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Chapitre
12 : ondes et imagerie médicale
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Cours écrit I) Ondes sonores et électromagnétique 3 ondes électromagnétiques (O.E.M) 4) (rappel, thème l’univers) vitesse moyenne 5) (rappel, thème l’univers) vitesse de propagation
d’une onde lumineuse et sonore II) ondes et imageries médicales 1) utilisation des ondes en échographie 2) réfraction des ondes lumineuses (rappel du
chapitre 3) 3) réflexion des ondes lumineuses (rappel du chapitre 3) Cours vidéo I) ondes sonores et électromagnétiques 3) définition d'une onde électromagnétique 4) (rappel, thème l’univers)
vitesse moyenne 5) vitesse du son et de la lumière II) ondes et imageries médicales 1) utilisation des ondes en échographie 2) réfraction des ondes
lumineuses (rappel du chapitre 3) |
I) Ondes sonores et
électromagnétique
1) définition d’une onde
Animation : ondes
transversale/longitudinale (Gastebois) Une onde est un phénomène de propagation d’une perturbation sans transport de matière mais avec transport d’énergie. vidéo: Onde transversale et longitudinale 2 ondes se croisent sans se perturber Une onde transporte de l’énergie 2) ondes sonores périodiques
Une onde sonore périodique peut être produite par : - un haut parleur - la voix - un instrument de musique Dans le cas du haut parleur, la fréquence de vibration de l’onde sonore est identique à celle de la tension appliquée aux bornes du haut parleur. Une onde sonore a besoin d’un milieu matériel pour se propager : l’air, un métal, l’eau etc. A chaque onde sonore
correspond une période de vibration T du milieu matériel : c’est
la durée au bout de laquelle le phénomène de vibration se répète identique à
lui même. Unité légale : la
seconde(s) La fréquence du phénomène
est égale à l’inverse de la période T : f = 1/T Unité légale :
l'hertz (Hz) Domaine de fréquences : 0 Hz < f < 20 Hz domaine des infrasons (inaudibles pour l’oreille humaine) 20 Hz < f < 20000 Hz domaine des sons audible f > 20000 Hz domaine des ultrasons (inaudibles) 3) ondes électromagnétiques
(O.E.M)
Une onde électromagnétique correspond à la propagation simultanée d’un champ électrique et magnétique. Une O.E.M peut se propager : - à travers la matière - à travers le vide. Contrairement aux ondes sonores une O.E.M n’a pas besoin de matière pour se déplacer. Elle est créée, par exemple, par un déplacement de charges électriques dans une antenne radio. A chaque O.E.M correspond une fréquence f et une période T de vibration du champ électrique et magnétique. On distingue plusieurs types d’O.E.M en fonction de leur domaine de fréquence : Par ordre croissant de fréquences : ondes radio micro-ondes (télévision radar etc.) infra rouge (IR) lumière visible rayons X rayons gamma
Dans le vide et dans les milieux homogènes et transparents la lumière se propage rectilignement. Télécharger le logiciel optikos (réflexion, réfraction, phases de la Lune, couleur des objets) …. 4) (rappel, thème
l’univers) vitesse moyenne vidéo
La vitesse moyenne d’un objet
est égale au rapport de la distance
‘d’ parcourue par l'objet divisée par la durée L’unité légale: distance d en mètre (m), durée 5) (rappel, thème
l’univers) vitesse de propagation d’une onde lumineuse et sonore
Vitesse de la lumière : La vitesse de propagation de la lumière dans le vide, appelée aussi célérité de la lumière vaut : c = 3,00.108 m.s-1 La première mesure a été
effectuée par l’astronome danois ROMER en 1676 à l’observatoire de
Paris. Exemple: un ballon se trouve à une distance d = 1,00 km = 1,00x103 m d'un observateur en combien de temps l'image du ballon est-elle perçue par l'œil de l'observateur:
La vitesse de propagation du son dans l’air à la température de 25°C et à la pression de 1 bar est d’environ : v (son) = 340 m.s-1 Exemple: un ballon se trouve à une distance d = 1,00 km = 1,00x103 m d'un observateur. Le ballon tombe sur le sol. En combien de temps le son, provoqué par l'impact, est-t-il perçu par l'observateur?
II) ondes et imageries
médicales
1) utilisation des ondes en
échographie
Les ondes sont utilisées pour visualiser l’intérieur du corps humain. Celles ci sont plus ou moins absorbées par les tissus. Pour l’échographie on utilise des ultrasons (fréquence > 20 000 Hz), Ce sont les phénomènes de réflexion et de réfraction des ultrasons à travers les tissus humains qui sont utilisé pour construire l’image du fœtus: - un solide (os) réfléchit pratiquement la totalité des ondes ultrasonores. Il apparaitra blanc à l'échographie. - un gaz ou un liquide homogène ne réfléchit pas l'ultrason, il ne fait que le transmettre. Il apparaitra noir à l'échographie - un milieu hétérogène (muscle, organe..) réfléchit un peu l'ultrason il apparaitra gris à l'échographie Pour visualiser le squelette on utilisera plutôt des rayons X. Animation : le phénomène de réflexion, réfraction et propagation lumineuse
2) réfraction des
ondes lumineuses (rappel du chapitre 3)
On appelle
réfraction de la
lumière, le changement de direction que la lumière subit lorsqu’elle
traverse la surface, appelé dioptre,
séparant deux milieux transparents différents. 3) réflexion des ondes
lumineuses (rappel du chapitre 3)
Loi
1: les rayons incident et réfléchi sont dans le même plan Loi
2: l'angle d'incidence i est égal à l'angle de réflexion r i
= r |
L’œil humain peut percevoir
uniquement les O.E.M correspondant aux ondes électromagnétiques lumineuses.
