Intensité sonore et niveau d'intensité : cours de Terminale
Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
L'intensité sonoreI est la puissance transportée par l'onde sonore par unité de surface perpendiculaire à la propagation : I=SP, en W/m².
Pour une source ponctuelle qui émet dans toutes les directions, I=4πd2P : doubler la distance divise l'intensité par 4 (atténuation géométrique).
Le niveau d'intensité sonore vaut L=10logI0I, en décibels (dB), avec I0=1,0×10−12 W/m² comme référence.
Multiplier I par 10 ajoute 10 dB ; la multiplier par 2 ajoute environ 3 dB ; deux sources identiques ne doublent jamais le niveau en dB.
À distance multipliée par k, le niveau baisse de 20logk dB pour une source ponctuelle sans autre perte.
Pourquoi mesurer un son autrement qu'en « fort » ou « faible » ?
Quand tu parles à côté d'un camarade, il t'entend très bien. Si tu t'éloignes de dix mètres sans changer ta voix, il t'entend beaucoup moins. Ton sentiment est correct, mais il n'est pas mesurable : « un peu moins fort » ne permet ni de comparer deux salles, ni de dimensionner un mur anti-bruit, ni de fixer une limite de sécurité dans un concert. La physique cherche donc une grandeur qui dit combien d'énergie l'onde sonore apporte à l'endroit où tu te trouves.
Cette grandeur, c'est l'intensité sonore. Elle décrit la puissance transportée par l'onde sonore, répartie sur une surface 2. Le programme de Terminale demande de savoir l'exploiter, d'utiliser l'expression du niveau d'intensité sonore et d'illustrer l'atténuation d'un son quand on s'éloigne de la source 1.
Ce cours suit un fil simple :
définir l'intensité sonore et son unité ;
comprendre pourquoi elle diminue avec la distance ;
introduire le niveau d'intensité en décibels, qui rend les nombres lisibles ;
apprendre à calculer : passer de I à L, comparer deux niveaux, ajouter des sources ;
éviter les erreurs que les copies du bac contiennent le plus souvent.
L'intensité sonore : définition et unité
L'unité W/m² est celle qu'indique la source : l'intensité acoustique s'exprime en watts par mètre carré 2. Regarde-la bien : elle contient une puissance au numérateur et une surface au dénominateur. Cela te permet de retrouver la formule sans la mémoriser : « des watts répartis sur des mètres carrés ».
Deux points de vocabulaire à fixer :
la puissance sonoreP de la source est ce que la source émet au total, en watts ; elle ne dépend pas de l'endroit où tu es ;
l'intensitéI dépend du point d'observation : elle est grande près de la source, petite loin d'elle.
L'atténuation géométrique : pourquoi un son s'affaiblit avec la distance
Imagine une petite enceinte posée dans un champ dégagé. Elle émet une puissance P qui part dans toutes les directions. En s'éloignant de la source, l'onde transmet la puissance de la source, mais cette puissance se répartit sur une aire de plus en plus grande 2. La puissance totale reste la même (on néglige les pertes), mais elle est « diluée » sur une surface qui grandit : l'intensité baisse.
Cette baisse, qui ne vient que de la géométrie de la propagation et non d'une perte d'énergie dans le milieu, s'appelle l'atténuation géométrique.
Démonstration · Pourquoi doubler la distance divise l'intensité par 4
Notons I1 l'intensité à la distance d1 et I2 celle à la distance d2=kd1.
I2=4πd22P=4πk2d12P=k21⋅4πd12P=k2I1
Pour k=2, on obtient I2=I1/4. Pour k=10, I2=I1/100. L'intensité est inversement proportionnelle au carré de la distance.
Le niveau d'intensité sonore en décibels
Les intensités rencontrées au quotidien couvrent un domaine énorme : de valeurs minuscules à peine audibles jusqu'à des valeurs des milliards de fois plus grandes. Écrire et comparer de tels nombres est pénible, et l'oreille ne réagit pas proportionnellement à l'intensité mais de façon bien plus « comprimée ». On utilise donc une échelle logarithmique : le niveau d'intensité sonore.
Le rapport I/I0 n'a pas d'unité : le logarithme s'applique donc à un nombre pur. C'est le point technique qui piège le plus d'élèves : on ne prend jamais le logarithme d'une grandeur avec une unité, on le prend d'un rapport.
Correspondance entre variation de niveau et rapport d'intensités
Variation du niveau
Intensité multipliée par
+3 dB
environ 2
+6 dB
environ 4
+10 dB
10
+20 dB
100
−10 dB
1/10 (divisée par 10)
−20 dB
1/100 (divisée par 100)
Correspondance entre variation de niveau et rapport d'intensités · Valeurs arrondies, déduites de la définition du niveau d'intensité.
Intensités très élevées : l'exemple des ultrasons médicaux
Une intensité élevée n'est pas toujours un danger : on peut aussi la mettre au service du soin. Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) sont une technique médicale qui détruit un tissu pathologique, comme une tumeur, par la chaleur ou par la formation de bulles 3. Les ultrasons sont des ondes sonores inaudibles qui se propagent bien dans les liquides et dans les tissus riches en eau, tant qu'ils ne sont ni calcifiés ni remplis d'air 3.
Le principe rappelle une loupe qui concentre les rayons du soleil : le faisceau converge, les ondes sont focalisées en un point, et les tissus s'y échauffent brutalement, jusqu'à 85 °C 3. Tu retrouves ici la logique de l'intensité : on ne change pas la puissance totale, on la concentre sur une surface minuscule, donc l'intensité au foyer devient très grande.
Erreurs fréquentes et vérifications rapides
Exercices corrigés
Exercice 1 Intensité à 5 mètres d'une petite enceinte
★☆☆Environ 8 min
Une petite enceinte assimilée à une source ponctuelle isotrope émet une puissance sonore P=0,20 W. On néglige toute perte. Calcule l'intensité sonore I à la distance d=5,0 m, en W/m².
Indice 1
Écris l'aire de la sphère de rayon d.
Indice 2
Divise la puissance par cette aire, en gardant les mètres.
Voir la correction pas à pas
Le modèle est celui d'une source isotrope sans perte : la puissance se répartit sur une sphère de rayon d.
L'aire de la sphère est S=4πd2=4π×5,02≈314 m².
On applique I=P/S=0,20/314≈6,4×10−4 W/m².
À 5,0 m, l'intensité est d'environ 6,4×10−4 W/m². À 10 m, elle serait divisée par 4.
Exercice 2 Du son mesuré au niveau en décibels
★★☆Environ 8 min
Un capteur mesure une intensité sonore I=3,2×10−6 W/m². On prend I0=1,0×10−12 W/m². Calcule le niveau d'intensité sonore L, en dB (arrondi au centième dans la réponse numérique).
Indice 1
Forme d'abord le rapport I/I0.
Indice 2
Utilise la touche log (décimal) de la calculatrice.
Voir la correction pas à pas
On forme le rapport sans unité : I/I0=3,2×10−6/1,0×10−12=3,2×106.
On calcule le logarithme décimal : log(3,2×106)=log3,2+6≈6,505.
On multiplie par 10 : L≈65,05 dB.
Le niveau d'intensité sonore est d'environ 65 dB.
Exercice 3 Jusqu'où faut-il s'éloigner ?
★★★Environ 12 min
Un haut-parleur assimilé à une source ponctuelle isotrope produit un niveau de 82 dB à d1=4,0 m. On néglige les pertes autres que l'atténuation géométrique. À quelle distance d2 le niveau tombe-t-il à 70 dB ?
Indice 1
Calcule d'abord l'écart de niveau L1−L2.
Indice 2
Utilise L1−L2=20log(d2/d1), puis isole d2.
Voir la correction pas à pas
L'écart de niveau vaut L1−L2=82−70=12 dB.
Pour une source ponctuelle, L1−L2=20log(d2/d1), donc log(d2/d1)=12/20=0,60.
On en déduit d2/d1=100,60≈3,98.
Alors d2=4,0×3,98≈15,9 m.
Il faut se placer à environ 16 m de la source. Tu peux vérifier : un écart de 12 dB correspond à une distance multipliée par environ 4, comme prévu par 12 dB ≈ 2 × 6 dB.
Quiz
8 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.
L'intensité est une puissance par unité de surface, donc des W/m² 2. Le décibel est l'unité du niveau d'intensité, pas de l'intensité. Le pascal est l'unité de la pression acoustique et le watt celle de la puissance : ce sont d'autres grandeurs.
La puissance se répartit sur une sphère d'aire 4πd2, donc I varie en 1/d2 : distance doublée, intensité divisée par 4. « Divisée par 2 » serait vrai si I variait en 1/d, ce qui est faux.
I/I0=106, donc L=10log(106)=60 dB. L'erreur tentante est de calculer 10×6×10−6 ou d'oublier de diviser par I0 : le logarithme porte sur le rapport.
10log2≈3,0 dB. Le niveau ne double pas, car l'échelle est logarithmique. +10 dB correspond à une intensité multipliée par 10, +20 dB à une intensité multipliée par 100.
Les intensités s'additionnent : Itot=2I, soit +10log2≈3 dB, donc environ 63 dB. 120 dB résulterait d'une addition directe des niveaux, qui n'a pas de sens physique. 60 dB serait le cas d'une seule enceinte.
La distance est multipliée par 10, donc le niveau baisse de 20log10=20 dB : 70−20=50 dB. Une baisse de 10 dB correspondrait à une intensité divisée par 10, alors qu'ici elle est divisée par 100.
Faux. L'intensité représente un transfert d'énergie, la pression est ce que ressent l'oreille ; une forte pression peut correspondre à une intensité faible dans le cas d'une onde stationnaire due à une résonance 2. Croire que les deux vont toujours ensemble est l'erreur tentante.
Le rapport de deux intensités est un nombre pur, le log est décimal, et I=I0 donne log1=0. La dernière est fausse : multiplier I par 100 ajoute 10log100=20 dB, pas 100 dB.
Les questions qu'on se pose
Pourquoi utilise-t-on un logarithme pour le niveau sonore ?
Les intensités rencontrées s'étendent sur un domaine immense, et la perception d'un son varie de façon beaucoup plus lente que l'intensité. Le logarithme ramène des rapports de millions de fois à des nombres simples (de 0 à environ 120 dB) et transforme les multiplications d'intensité en simples additions de décibels.
Faut-il apprendre la valeur de $I_0$ par cœur ?
La valeur de référence I0=1,0×10−12 W/m² est le plus souvent rappelée dans l'énoncé, mais il vaut mieux la connaître. Le programme demande surtout de savoir exploiter l'expression du niveau d'intensité sonore 1 : poser le rapport I/I0 puis calculer proprement.
Comment savoir si je dois utiliser $1/d^2$ ou une autre loi ?
Cherche les mots « source ponctuelle », « émission isotrope », « pertes négligées ». Alors la puissance se répartit sur une sphère et I=P/(4πd2). Si l'énoncé parle d'un faisceau, d'un guide ou d'une absorption importante, le modèle sphérique ne suffit plus : l'énoncé précise alors la loi à utiliser.
Pourquoi 3 dB de plus quand on double l'intensité, et pas 6 dB ?
Parce que 10log2≈3,0. Les 6 dB apparaissent dans un autre cas : quand on double la distance, l'intensité est divisée par 4, soit une baisse de 10log4≈6 dB. Le facteur 20 devant log vient du carré de la distance.