HYPERSONS

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Onde hypersonore longitudinale : atténuation

Onde hypersonore longitudinale : atténuation
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Interaction : montages expérimentaux

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Crédits : Encyclopædia Universalis France

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On appelle hypersons ou ondes hypersonores les ondes acoustiques ou élastiques cohérentes dont la fréquence est supérieure à 109 Hz. La structure périodique de la matière et l'ordre de grandeur des dimensions atomiques limitent leur fréquence maximale possible aux environs de 1013 Hz.

La longueur d'onde des hypersons varie de quelques micromètres pour 109 Hz à quelques dizaines de nanomètres pour 1013 Hz. Ces très courtes longueurs d'ondes expliquent que la propagation des ondes hypersonores ne peut se faire convenablement que dans les milieux monocristallins exempts de défauts.

Par ailleurs, les fréquences des ondes élastiques incohérentes dues à l'agitation thermique d'un corps s'étendent jusqu'à 1013 Hz avec un maximum au voisinage de 1013 Hz pour la température ambiante et au voisinage de 1011 Hz à l'approche du zéro absolu. Il se produit une très forte interaction entre ces ondes élastiques incohérentes et les hypersons, ce qui entraîne une très grande absorption de ces derniers lorsque le corps n'est pas refroidi en-dessous d'une température de l'ordre de quelques dizaines de kelvins. Cette interaction porte le nom d'interaction phonon acoustique-phonon thermique car à ces fréquences apparaît la nature quantique des ondes élastiques. Le quantum qui intervient alors (le phonon) est caractérisé par une énergie hν, un vecteur d'onde k et une quantité de mouvement hk. Dans le cas le plus simple, le choc de deux phonons se fait avec conservation de l'énergie et de la quantité de mouvement : c'est le processus Normal. Mais il peut se faire sans conservation de la quantité de mouvement : c'est le processus Umklapp.

À côté de cette interaction incontrôlable, des interactions hypersonores contrôlables sont possibles avec les électrons, les trous, les spins, les ondes de spins, les photons... et, suivant le sens dans lequel s'effectuent les échanges d'énergie, les hypersons peuvent être fortement atténués ou amplifiés.

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Écrit par :

  • : directeur technique de la branche des équipements médicaux de la société Thomson-C.S.F., président-directeur général de la C.G.R.-Ultrasonic

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Pour citer l’article

Pierre TOURNOIS, « HYPERSONS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 14 août 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/hypersons/