À propos de cette page
Ce cours de physique en sixième sur « Signaux et information » suit le programme officiel de physique de sixième. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Signal et information : définitions, Les signaux lumineux, Les signaux sonores, La propagation des signaux. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de sixième à réussir en physique.
Au programme
1 · Signal et information : définitions
2 · Les signaux lumineux
3 · Les signaux sonores
4 · La propagation des signaux
5 · Signaux analogiques et signaux numériques
6 · La chaîne de transmission de l'information
7 · Les signaux dans la vie quotidienne
1Signal et information : définitions
Pour communiquer, nous échangeons des informations. Une information peut être un texte, une image, un son, une donnée… Pour la transmettre à distance, on utilise un signal.
Définitions.
• Un signal est une grandeur physique qui varie dans le temps. Il transporte une information d'un endroit à un autre.
• L'information est le message (sens) contenu dans le signal.
• L'émetteur est l'objet ou l'être qui produit et envoie le signal.
• Le récepteur est l'objet ou l'être qui reçoit et interprète le signal.
Exemples. Une lampe de poche qui clignote est un émetteur de signal lumineux ; l'œil est le récepteur. Une radio est un émetteur de signal sonore ; l'oreille est le récepteur.
Il existe plusieurs types de signaux : les signaux lumineux, les signaux sonores et les signaux électriques/numériques.
2Les signaux lumineux
Un signal lumineux est un signal qui utilise la lumière pour transmettre une information.
Définition. Un signal lumineux est produit par une source lumineuse (émetteur) et détecté par un capteur ou un œil (récepteur).
- La lumière peut être visible (perçue par l'œil humain) ou invisible (infrarouge, ultraviolet…).
- Les signaux lumineux peuvent être codés par des clignotements, des couleurs ou des intensités différentes.
Exemples de signaux lumineux.
• Les feux de signalisation : le rouge signifie « stop », le vert signifie « avancez ».
• Le code Morse lumineux : succession de flashes courts et longs.
• Les fibres optiques : la lumière circule dans un câble très fin en verre pour transmettre des données.
• Les signaux des télécommandes infrarouge (téléviseur, volet roulant).
• Les LED des appareils électroniques (voyants lumineux).
Astuce. Pour repérer un signal lumineux infrarouge (télécommande), pointe la télécommande vers la caméra d'un smartphone : la LED infrarouge apparaît violette à l'écran.
3Les signaux sonores
Un signal sonore est un signal qui utilise le son pour transmettre une information. Le son est produit par la vibration d'un objet.
Définition. Un signal sonore est une vibration qui se propage dans un milieu matériel (air, eau, solide) et qui est détectée par l'oreille ou un microphone.
- Un son est caractérisé par sa fréquence (hauteur : grave ou aigu) et son intensité (volume : fort ou faible).
- L'unité de l'intensité sonore est le décibel (dB).
- Les sons peuvent coder une information par leur durée, leur hauteur ou leur rythme.
Exemples de signaux sonores.
• Une sirène d'ambulance : son continu ou modulé signale une urgence.
• Une cloche d'école : un son bref indique la fin du cours.
• Le code Morse sonore : points (courts) et traits (longs) constituent un code.
• Les ultrasons : sons inaudibles utilisés en échographie médicale ou par les chauves-souris.
Attention ! Les sons trop forts (> 85 dB) sont dangereux pour l'audition. Porter des protections auditives est indispensable dans les environnements bruyants.
4La propagation des signaux
Les signaux lumineux et sonores ne se propagent pas dans les mêmes milieux ni à la même vitesse.
| Propriété | Signal lumineux | Signal sonore |
|---|
| Milieu de propagation | Se propage dans le vide, dans l'air, dans certains liquides et solides transparents | Se propage dans les milieux matériels : air, eau, solides. Ne se propage pas dans le vide. |
| Vitesse dans l'air | ≈ 300 000 km/s (3×10⁸ m/s) | ≈ 340 m/s |
| Vitesse dans l'eau | ≈ 225 000 km/s | ≈ 1 500 m/s |
Exemple — L'éclair et le tonnerre. Lors d'un orage, on voit l'éclair (signal lumineux) avant d'entendre le tonnerre (signal sonore) car la lumière va beaucoup plus vite que le son. En comptant le temps entre l'éclair et le tonnerre (en secondes) et en le divisant par 3, on obtient approximativement la distance (en km) à laquelle est tombée la foudre.
Astuce. On dit souvent que le son va à « environ 340 m/s dans l'air ». La lumière est environ 900 000 fois plus rapide que le son !
5Signaux analogiques et signaux numériques
Les signaux peuvent être classés en deux grandes catégories selon la façon dont ils représentent l'information.
Signal analogique. Un signal analogique varie de manière continue : il peut prendre n'importe quelle valeur dans un intervalle. Sa courbe est une courbe lisse et continue.
Signal numérique. Un signal numérique ne prend que des valeurs discrètes, généralement 0 ou 1 (en binaire). Sa représentation est une suite de marches (signal créneau). Chaque 0 ou 1 est appelé un bit.
Exemples.
• Le son capté par un microphone est d'abord un signal analogique.
• Après numérisation (conversion numérique-analogique), il devient une suite de bits stockée sur un fichier MP3.
• Les données sur internet (photos, vidéos, messages) sont des signaux numériques.
Astuce. Le mot binaire vient du latin bini (deux à deux). En binaire, on utilise uniquement les chiffres 0 et 1 pour coder toute information.
L'avantage du numérique : les signaux numériques se transmettent et se copient sans perte de qualité, ce qui n'est pas le cas des signaux analogiques.
6La chaîne de transmission de l'information
Pour transmettre une information d'un point A à un point B, on utilise une chaîne de transmission. Cette chaîne comprend toujours au minimum trois éléments :
Schéma de la chaîne de transmission.
Émetteur → Canal de transmission → Récepteur
• L'émetteur convertit l'information en signal.
• Le canal de transmission est le support par lequel le signal voyage (air, câble, fibre optique, onde radio…).
• Le récepteur capte le signal et le reconvertit en information utilisable.
- La fibre optique : transport de la lumière dans un câble en verre ou plastique. Utilisée pour Internet haut débit.
- Les ondes radio : signaux électromagnétiques invisibles utilisés pour la radio, la télévision, le Wi-Fi, le Bluetooth et le téléphone mobile.
- Le câble électrique : transport d'un signal électrique (analogique ou numérique).
Exemple — Appel téléphonique.
1. Le micro du téléphone capte la voix (son → signal électrique analogique).
2. Le téléphone numérise ce signal (bits).
3. Les bits sont transmis par ondes radio à une antenne relais.
4. L'antenne envoie le signal au téléphone destinataire par câble ou ondes.
5. Le haut-parleur reconvertit le signal en son.
7Les signaux dans la vie quotidienne
Les signaux sont présents partout autour de nous pour transmettre des informations utiles.
| Signal | Type | Information transmise |
|---|
| Feu rouge clignotant | Lumineux | Danger ou prudence |
| Sirène d'alarme incendie | Sonore | Évacuation immédiate |
| Télécommande TV infrarouge | Lumineux (infrarouge) | Changer de chaîne, régler le volume |
| Wi-Fi | Numérique (ondes radio) | Données internet |
| Code-barre / QR code | Lumineux (lecture optique) | Identifiant produit, URL… |
| Sonar marin | Sonore (ultrason) | Localisation d'objets sous l'eau |
Bilan. Quelle que soit la technologie, une transmission de l'information passe toujours par : un émetteur qui produit un signal, un canal qui le transporte, et un récepteur qui l'interprète.
Attention ! Certains signaux sont non perceptibles par l'être humain sans instrument : les ultrasons, les infrarouges, les ondes radio… mais ils existent et transmettent bien des informations.
★À retenir
À retenir — Signaux et information :
• Un signal est une grandeur physique variable qui transporte une information d'un émetteur à un récepteur.
• Les signaux lumineux se propagent dans le vide et dans l'air à 300 000 km/s.
• Les signaux sonores nécessitent un milieu matériel ; ils ne se propagent pas dans le vide (≈ 340 m/s dans l'air).
• Un signal analogique est continu ; un signal numérique est codé en bits (0 et 1).
• La chaîne de transmission : Émetteur → Canal → Récepteur.
• Exemples : fibre optique (lumière), ondes radio (Wi-Fi, téléphone), câble électrique.