CHAPITRE 2 : Ondes et imagerie médicale

Objectifs :

- Etudier les ondes que l'on utilise en imagerie médicale.

- Connaître les valeurs de la vitesse du son dans l'air et de celle de la lumière dans le vide (ou dans l'air).

- Observer les phénomènes de réfraction et de réflexion totale.

I. Ondes sonores et ondes électromagnétiques

1. Qu'est-ce qu'une onde ?

Une onde est la propagation d'une perturbation sans transport de matière.

2. L'onde sonore

Une onde sonore est un phénomène périodique qui se propage par une suite de compressions dilatations du milieu de propagation. Elle nécessite un support matériel et ne se propage donc pas dans le vide. L'oreille humaine est un récepteur sensible aux ondes sonores : entre 20 Hz et 20 kHz.

3. L'onde électromagnétique

Une onde électromagnétique est un signal périodique qui, suivant sa fréquence, peut être une onde radio, de la lumière, des rayons X... Elle peut se propager sans support matériel, donc dans le vide. L’œil humai est un récepteur de lumière, onde électromagnétique dont la fréquence est appartient à un domaine restreint compris entre les infrarouges (IR) et les ultraviolets (UV)..

4. Vitesse de propagation

Une valeur approchée de la vitesse d'une onde sonore dans l'air aux températures usuelles est : v = 340 m.s-1. Dans le vide ou dans l'air, la vitesse de propagation de la lumière, comme pour toute onde électromagnétique est : c = 3,00 .108 m.s-1. Dans un milieu transparent, la lumière se propage à vitesse inférieure ou égale à c. Si le milieu est homogène, elle se propage en ligne droite..

II. Ondes et imagerie médicale

1. Absorption

Au cours de la propagation, les ondes sont atténuées à cause de l'interaction entre l'onde et le milieu de propagation. Cet affaiblissement dépend du milieu et de la fréquence de l'onde. CE phénomène, appelé absorption, permet d'explorer la matière comme le corps humain à l'aide de rayons X.

2. Réfraction et réflexion

Lorsqu'une onde atteint la surface séparant deux milieux, une partie de l'onde est renvoyée vers le milieu d'origine : c'est le phénomène de réflexion. Un faisceau de lumière est dévié lorsqu'il passe d'un milieu transparent à un autre (exemple : de l'air à l'eau). C'est le phénomène de réfraction. L’échographie est une technique médicale qui utilise le phénomène de réflexion et de réfraction d'ultrasons.

3. Réflexion totale

Lorsqu'une onde atteint la surface séparant deux milieux transparent et qu'elle ne peut plus être réfractée, on dit qu'il y a réflexion totale. La lumière est guidée par réflexion totale dans les fibres optiques, utilisées par exemple dans la fibroscopie et l'endoscopie (techniques d'exploration médicale).

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