ONDES, physique

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Inventée pour décrire les caractéristiques des vagues à la surface d’un plan d’eau, la notion d’onde joue depuis le xviie siècle un rôle central dans la compréhension de nombreux phénomènes physiques et dans la mise en équations mathématiques qui permet d’expliquer et de prédire le comportement de situations extrêmement diverses. Les phénomènes ondulatoires ont des caractéristiques communes qui les distinguent de façon essentielle des processus de collisions entre des corps. Les physiciens rendent compte de cette réalité en décrivant les ondes comme des objets moins localisés mais tout aussi réels que les corpuscules, soumis à des interactions spécifiques : diffraction, réflexion, réfraction et interférences. Particulièrement bien adaptée à la description des phénomènes sonores et lumineux, la physique des ondes est mathématiquement exprimée par des équations aux dérivées partielles, qui relient la variation temporelle de l’amplitude de l’onde à ses variations spatiales. En unifiant le concept d’onde et celui de particule, la physique quantique a permis de décrire de façon précise le comportement étonnant de la matière subatomique.

L’onde comme ébranlement d’un milieu

Les vaguelettes produites par la chute d’un objet ou par le passage d’un bateau à la surface calme d’un étang sont un exemple simple permettant de visualiser une onde mécanique. Dans cet exemple, les molécules d’eau initialement au repos réagissent à une impulsion en adoptant un comportement collectif caractérisé par un mouvement de va-et-vient vertical créant alternativement des crêtes et des creux qui se répètent un grand nombre de fois ; ce mouvement s’atténue graduellement avant de disparaître. On peut faire deux observations : si on néglige les effets d’atténuation, ce qui se passe à un moment est semblable à ce qui se passe un peu plus tard (c’est ce qu’on appelle la périodicité temporelle) et ce qui se passe à un endroit est semblable à ce qui se passe à un autre endroit (c’est la périodicité spatiale). [...]


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Écrit par :

  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Bernard PIRE, « ONDES, physique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 07 juillet 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-physique/