II.2 Les ondes

Une onde est un phénomène de propagation ordonné d’énergie, sans transport de matière.

Il existe deux types d’ondes : les ondes mécaniques et les ondes électromagnétiques.

Les ondes mécaniques dont ont besoin d’un milieu matériel pour se propager ; la perturbation étant une déformation du milieu matériel.

Les ondes électromagnétiques n’ont pas besoin d’un support matériel pour se propager : elles peuvent se propager dans le vide. Elles correspondent à la propagation d’un champ électrique et magnétique dont les amplitudes varient de façon sinusoïdale au cours du temps.

Les ondes sont définies sur un spectre. Voici ci-dessous les spectres des ondes électromagnétiques et sonores.

Les paramètres permettant de décrire une onde sont la fréquence, l’amplitude et la période.

La période T est le temps que met un motif récurrent d’une onde sinusoïdale à se répéter, elle se note en seconde (s).

La fréquence f est le nombre de répétition de la période pendant une seconde, elle se note en Hertz (Hz). La relation qui lie la fréquence et la période est T=1/f

Finalement, l’amplitude A est la hauteur de l’oscillation d’une onde.

L'image ci-dessous représente une onde sinusoïdale

L’équation d’une onde sinusoïdale progressive est :

y = A×sin ((2π/λ) . x ± (2π/T) . t + F )

Le signe ± détermine le sens de propagation de l’onde : le signe + correspond à une onde qui se déplace dans le sens négatif de l’axe x ; le signe - correspond à une onde qui se déplace dans le sens positif de l’axe x.

A est l’amplitude de l’onde en m

F est la phase à l’origine de l’onde en rad. C’est la position de l’onde quand x et t sont nuls soit au départ du mouvement.

l est la période spatiale de l’onde en m. C’est la plus petite distance séparant deux positions pour lesquelles les élongations sont en phase. Voir image de gauche ci-dessous. On photographie l’onde à un instant donné et on visualise l’élongation y des points du milieu.

T est la période temporelle de l’onde en s. Voir image de droite ci-dessous. On représente l’élongation d’un point du milieu au cours du temps.

On dit que l’onde possède une double périodicité (spatiale et temporelle).