ondes Sciences & Environnement

La théorie ondulatoire

Les ondes. On en entend souvent parler car elles sont absolument partout et composent une grande partie de notre quotidien. Les vagues, le son, tout cela peut s’expliquer par la théorie ondulatoire. Les ondes permettent à tous nos appareils de fonctionner : téléphone, micro-ondes, radio etc…

 

Qu’est-ce qu’une onde ?

Tout simplement, une onde est la propagation d’une perturbation dans un milieu. Cette propagation se fait à une vitesse donnée, dépendant en partie du milieu dans lequel l’onde se propage. Les ondes contiennent de l’énergie, il suffit de heurter une vague pour s’en rendre compte.

 

Ondes mécaniques et électromagnétiques

Les ondes peuvent être catégorisées en plusieurs types. Premièrement, on peut faire la distinction entre onde mécanique et onde électromagnétique. Une onde mécanique (comme une note de musique, un tremblement de terre etc…) à besoin d’un milieu « solide » pour se propager.

A l’inverse une onde électromagnétique, comme la lumière, n’a pas besoin d’un milieu solide pour se propager. Elle peut le faire dans un milieu comme le vide interstellaire, par exemple. Et d’ailleurs la présence d’un milieu solide peut freiner voir bloquer une onde électromagnétique.

Ainsi, la perturbation que provoque l’onde est de type vibratoire quand il s’agit d’une onde mécanique. Pour l’onde électromagnétique la perturbation correspond plutôt à une perturbation des champs que l’onde traverse. La lumière perturbe en quelques sortes le champ électromagnétique.  Un type d’onde possède ainsi un type de perturbation.

 

Ondes transversales et longitudinales

Cette distinction vient directement du type d’ondes concerné. Une onde mécanique sera longitudinale tandis qu’une onde électromagnétique sera transversale.

Une onde est longitudinale lorsque la perturbation qu’elle provoque va dans le même sens que son déplacement. Visuellement c’est une onde de « compression » : la région de l’espace touchée par l’onde se comprime, et cette compression se propage selon la direction de propagation de l’onde.

A l’inverse une onde est transversale lorsque la perturbation qu’elle provoque est perpendiculaire au sens de déplacement de l’onde. C’est le cas par exemple des ondes lumineuses et si l’on cherche à représenter cette perturbation et ce déplacement, on retrouve la classique et très connue courbe sinusoïdale 

ondes transversale Sciences & Environnement

Les caractéristiques des ondes

Une onde possède plusieurs caractéristiques permettant de la définir. Premièrement la longueur d’onde : il s’agit de la distance séparant 2 points dans le même état d’excitation.

Par exemple, sur une courbe sinusoïdale, la longueur d’onde est la distance séparant 2 sommets. En fait, la longueur d’onde peut également être vue comme la longueur d’un motif élémentaire de l’onde. Si l’on répète ce motif à l’infini, on retrouve l’onde.

Une autre caractéristique très importante est sa période. La période est le temps séparant deux points dans le même état d’excitation. En fait la période est exactement comme la longueur d’onde, mais la longère d’onde caractérise de manière spatiale alors que la période caractérise de manière temporelle.

La dernière caractéristique importante est la fréquence d’une onde. Celle-ci correspond au nombre de motifs élémentaires de l’onde que l’on a en 1 seconde. Mais plus simplement, la fréquence est simplement l’inverse de la période :

 

formule fréquence ondes Sciences & Environnement

Avec f la fréquence et T la période.

 

Nous pourrions aller beaucoup plus dans l’étude des ondes, en parlant notamment des phénomènes de diffraction, de la propagation des ondes, ou même de la dualité onde-corpuscule. Tous ces phénomènes sont essentiels à la bonne compréhension du monde qui nous entoure, puisqu’ils sont la base de la physique de notre univers.

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