Physique Ondes

Une onde électromagnétique est un phénomène de transport d'énergie électromagnétique sans qu'il n'y ait de transport de matière.

Les ondes mécaniques sont des ondes se propageant dans les milieux matériels en modifiant localement et temporairement les propriétés du milieu (pression, densité, etc.).

la perturbation se fait perpendiculairement à la direction de propagation de l'onde.

la perturbation se fait parallèlement à la direction de propagation de l'onde.

Une onde progressive est une perturbation qui se propage sans transport de matière dans un milieu en restant identique à elle-même.

Le retard est le temps mis par une onde progressive pour atteindre un point M2 à partir d'un point M1 distant de M2 d'une distance d

La célérité d'une onde entre les points M1 et M2 est la vitesse à laquelle se propage une perturbation.

Une onde progressive est dite périodique si la perturbation qui se propage se répète à intervalles de temps égaux.

La période temporelle T d'une onde progressive périodique est la durée la plus courte au bout de laquelle un point se retrouve dans le même état vibratoire

Elle correspond au nombre de périodes temporelles contenues dans une seconde.

La longueur d'onde λ est la distance la plus courte qui sépare deux points dans le même état vibratoire à un instant t. On dit que ces deux points vibrent en phase.

une périodicité spatiale et temporelle

Une onde sonore est une onde mécanique progressive périodique longitudinale due à des successions de compressions et de dilatations de couches de fluides (liquide ou solide).

l'onde sonore est une fonction sinusoïdale

si l'onde sonore est périodique mais non sinusoïdale

l'analyse spectrale du son.

L'analyse spectrale, aussi appelé spectre en fréquence, est la représentation graphique de l'amplitude relative d'un signal quelconque en fonction de la fréquence

La hauteur d'un son est la fréquence du signal correspondant à l'onde sonore appelée fréquence fondamentale ou simplement fondamentale

Le timbre d'un son est défini par la présence et l'amplitude relative des différents pics du spectre en fréquence de ce son appelées harmoniques.

L'intensité sonore, notée I, d'une onde sonore correspond à l'énergie transportée par cette onde par unité de surface et par unité de temps. Elle s'exprime en watts par mètre carré (W.m−2). Il s'agit donc d'une puissance par mètre carré.

Le niveau sonore d'une source est défini par la relation suivante :L=10⋅log( I / I0)

Avec :

- L le niveau sonore (exprimé en décibel, noté dB)

- I l'intensité sonore de la source (en W·m−2)

- I0 une intensité de référence ( I0=1,0.10e−12 W.m−2)

La diffraction est une propriété des ondes qui se manifeste par un étalement des directions de propagation de l'onde lorsque celle-ci rencontre une ouverture ou un obstacle.

La figure de diffraction observée est constituée de plusieurs taches : une tache centrale et des taches latérales (plus petites et moins lumineuses), séparées par des zones d'extinction. Ces taches s'étalent dans une direction perpendiculaire à celle de la fente.

l'écart angulaire θ.

L'écart angulaire θ représente le demi-angle entre les premiers minima d'intensité lumineuse de la figure de diffraction.

θ=λ/a et tanθ≈θ=L/2D

Avec :

-θ l'écart angulaire (en rad)

-λ la longueur d'onde de la source (en m)

-a la largeur de l'ouverture ou de l'obstacle (en m)

Le phénomène d'interférences correspond à la variation dans l'espace de l'amplitude résultante de la superposition de deux ondes monochromatiques de même fréquence et de même nature.

On parle d'interférences constructives en un point M du milieu de propagation lorsque les ondes arrivent en phase. Le décalage spatial entre les ondes en un point de l'écran (appelé différence de marche) est de n⋅λ

(avec n un entier) et l'amplitude de la vibration résultante en ce point est maximale.

On parle d'interférences destructives en un point M du milieu de propagation lorsque les ondes arrivent en opposition de phase. Les ondes sont décalées de (2n+1)/2⋅λ ou n + 1/2⋅λ (avec n un entier) et l'amplitude de la vibration résultante en ce point est nulle ou minimale.

Un interfrange est la distance entre les centres de deux franges sombres séparées par une (et une seule) frange lumineuse.

Lors d'interférences lumineuses, on observe une figure de diffraction striée d'une alternance de bandes sombres et brillantes équidistantes appelées franges d'interférences. Les interférences sont :

- Constructives au centre d'une frange brillante.

- Destructives au centre d'une frange sombre.

L'effet Doppler est le phénomène physique caractérisé par un changement apparent de la fréquence d'un signal dû à l'existence d'une vitesse relative entre l'émetteur du signal et le récepteur.

alors le récepteur perçoit une fréquence accrue.

alors le récepteur perçoit une fréquence diminuée.

alors le récepteur perçoit une fréquence non modifiée.

éloignement

rapprochement