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Ohé
hé
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L'écho, en montagne, est du à la réflexion des ondes sonores sur les parois des falaises. En effet, un son est une onde : un objet peut donc en perturber la propagation. Lorsque l'onde sonore rencontre un matériau, une partie de son intensité est réfléchie, une autre partie est transmise à travers le matériau, et une dernière partie est absorbée.
Dans le cas où l'obstacle est massif et beaucoup plus grand que la longueur d'onde, comme c'est le cas dans un canyon, le son est réfléchi en direction de l'émetteur. Généralement, l'angle de réflexion est le même que l'angle d'incidence par rapport au plan de l'obstacle, mais les irrégularités de la surface peuvent conduire au phénomène de diffusion, qui renvoie les ondes dans toutes les directions.
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Les chauves-souris utilisent la réflexion des ultrasons pour se diriger
Photo © Christine et Franck Dziubak, extraite du diaporama Animaux du Costa-Rica |
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Echos et variations
Le son se déplace dans l'air à 340 m/s, et l'oreille ne peut percevoir l'écho que s'il revient au moins 1/10 s après son émission, soit une distance d'au moins 17 m avec la surface réfléchissante. Dans les petits espaces, on ne peut donc pas entendre d'écho, mais le son émis et le son réfléchi se confondent : on parle alors de réverbération ou de résonance. C'est la voix lugubre que vous entendez quand vous parlez dans une cave, par exemple.
Mais un objet ne peut pas réfléchir complètement et parfaitement le son. La plupart du temps, l'écho ne renvoie qu'une partie incomplète ou déformée du son, le reste étant absorbé par la surface rencontrée. Il existe aussi des échos multiples dus à la présence de plusieurs obstacles, et même des échos modifiant la hauteur du son, dans le cas assez rare d'une interférence entre l'onde réfléchie et l'onde émise.
Les ondes de basse fréquence portent plus loin que les ondes à haute fréquence : c'est pourquoi vous aurez plus de chances de percevoir un écho grave qu'une voix aigue.
Certains lieux sont particulièrement célèbres pour leurs échos : L'Echo Point, au célèbre rocher des trois surs en Australie, ou celui de l'El Castillo, à Chichen Itza, qui renvoie un son grave et mystérieux.
Echos et applications
Dans les salles de concert, on utilise le phénomène de réflexion pour amplifier la musique. Pour optimiser le retour du son, les salles sont souvent de forme parabolique, car les ondes se concentrent alors toutes vers un même point.
Les chauves-souris utilisent la réflexion des ultrasons pour se diriger, et les baleines et les dauphins le même système pour repérer leurs proies. Selon la fréquence émise, les informations sont plus ou moins précises.
Le sonar (sound navigation and ranging), envoie des ondes électriques, qui sont converties en ondes sonores dans l'eau. Celles-ci se réfléchissent sur les obstacles et sont renvoyées puis reconverties en énergie électrique pour être captées par le récepteur. L'avantage, c'est que dans l'eau le son se propage 5 fois plus vite que dans l'air, à 1500 m/s. Pour mesurer la distance de l'objet, on calcule le temps écoulé entre l'émission et la réception du son. On peut ainsi détecter les fonds marins, des bancs de poissons, ou des épaves englouties !
De multiples autres applications utilisent l'écho des ondes sonores, comme l'échographie.
Le radar fait appel au même principe mais utilise des ondes électromagnétiques (micro-ondes et ondes radio).
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