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RÉSONANCE, physique

Égalité entre la fréquence ν de l'agent excitateur et l'une des fréquences propres ν₀ du système oscillant excité, et caractérisée principalement par un maximum de la réponse du système en fonction de la fréquence excitatrice. La résonance existe dans de nombreux domaines de la physique et on peut en étudier quelques aspects particuliers.

1. Mouvement forcé d'un oscillateur (unidimensionnel) harmonique sous l'action d'une force excitatrice périodique. Quand la fréquence de la force excitatrice est égale à la fréquence propre du système, l'amplitude du mouvement de l'oscillateur est maximale, ce maximum étant d'autant plus aigu que l'amortissement est faible. Dans le cas d'un oscillateur anharmonique (force de rappel comportant des termes en x², x³, ...), le maximum de la réponse x en fonction de ν se trouve d'abord être décalé par rapport à ν₀, et, pour de fortes anharmonicités, il peut y avoir des « ruptures » (discontinuités) de la réponse.

2. Oscillations électriques d'un circuit L-C (L étant l'inductance et C la capacité) sous l'action d'une différence de potentiel U cos ωτ. Il y a résonance pour ω = ω₀ = 1 √LC. En particulier, dans un circuit en série, c'est le courant total qui passe par un maximum U/R à la résonance, R étant la résistance ohmique du circuit.

3. Résonance magnétique de spin. Dans un champ magnétique constant H₀, le mouvement libre du moment magnétique M d'un système atomique ou nucléaire est une rotation (précession) de vitesse angulaire ω₀ = γB₀, où B₀ = μH₀ est l'induction magnétique, γ = M/ℏJ le rapport giromagnétique du moment magnétique M au moment cinétique associé J. Sous l'action d'un champ magnétique additionnel H₁ cos ωt, alternatif et perpendiculaire à H₀, il y a résonance pour ω = ω₀ = γB₀. Elle se manifeste normalement par un maximum de la puissance absorbée. D'après la nature de M, on distingue : la résonance paramagnétique électronique (R.P.E.), la résonance ferromagnétique, la résonance magnétique nucléaire (R.M.N.), etc.

4. Résonance cyclotronique. Dans un champ magnétique constant H₀, un électron libre effe […]

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