Applications technologiques et médicales du Doppler
Terminale générale Spé · Physique-Chimie Spé Terminale
À retenir
• Effet Doppler sur cible réfléchissante : facteur 2 car aller-retour f = 2 v ()/c f_E. • Angle : angle entre la direction de visée et la trajectoire de la cible (idéalement = 0 () = 1). • Vitesse de la cible : v = c | f|/2 f_E (). • Applications : radars routiers (micro-ondes), échographie médicale (ultrasons sur hématies), météo.
Le cours
Radars de contrôle, échographie-Doppler et débitmétrie sanguine L'effet Doppler sur une onde réfléchie par une cible mobile donne lieu à un double décalage Doppler (à l'aller vers la cible, puis au retour vers le récepteur) : • Si une onde de fréquence f_E se réfléchit sur une cible se déplaçant à la vitesse v_c avec un angle par rapport à l'axe du faisceau, le décalage global reçu par l'appareil s'exprime par la formule du radar Doppler : f = 2 \, v_c ()/c f_E (avec la célérité c de l'onde : célérité de la lumière pour un radar, célérité des ultrasons pour une sonde médicale). • Applications majeures en ingénierie et médecine : 1. Cinémomètre radar routier : émet une onde électromagnétique micro-onde (ex. : 24 GHz). La mesure instantanée de f donne la vitesse du véhicule avec une précision de 1 km/h. 2. Échographie-Doppler cardiaque et vasculaire : une sonde émet des ultrasons (f 2 à 8 MHz) qui se réfléchissent sur les globules rouges en mouvement dans les vaisseaux sanguins. Elle permet de mesurer en temps réel la vitesse du flux sanguin (v 10 à 100 cm/s), de cartographier les rétrécissements artériels (sténoses) ou les reflux de valves cardiaques (flux codé en couleur : rouge vers la sonde, bleu s'éloignant de la sonde). 3. Radar météorologique : mesure la vitesse de déplacement des gouttes de pluie et des masses nuageuses pour détecter les tornades et grains orageux violents.
Dans ce chapitre
- Onde mécanique progressive, célérité et amplitude
- Double périodicité temporelle et spatiale d'une onde sinusoïdale
- Spectre des ondes électromagnétiques
- Diffraction d'une onde lumineuse monochromatique
- Condition d'observation de la diffraction et conservation de la longueur d'onde
- Écart angulaire de diffraction et largeur de la tache centrale
- Interférences lumineuses à deux ondes synchrones et cohérentes
- Différence de chemin optique et conditions d'interférences
- Dispositif des fentes d'Young et figure d'interférences
- Interfrange et mesure expérimentale de longueurs d'onde
- Principe physique de l'effet Doppler
- Formules du décalage Doppler acoustique
- Applications technologiques et médicales du Doppler
- Bilan : Synthèse et méthode sur les phénomènes ondulatoires et l'effet Doppler