ONDES, physique

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

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). [...]


1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 6 pages

Écrit par :

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

Classification

Autres références

«  ONDES, physique  » est également traité dans :

BESSEL FRIEDRICH (1784-1846)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 502 mots

En 1817, Bessel introduit les fonctions qui porteront son nom et qui s’avéreront indispensables à la description de la propagation des ondes. Né le 22 juillet 1784 à Minden en Westphalie, fils d’un petit fonctionnaire, Friedrich Wilhelm Bessel accomplit un début de scolarité si médiocre au lycée de Minden qu’il quitte l’école à quatorze ans pour travailler comme commis dans une entreprise d’impor […] Lire la suite

BRAGG sir WILLIAM HENRY (1862-1942) & sir WILLIAM LAWRENCE (1890-1971)

  • Écrit par 
  • Christian BRACCO
  •  • 1 791 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Le retour en Angleterre et une collaboration père et fils »  : […] En 1909, William Lawrence Bragg intègre à son tour le Trinity College de Cambridge où il suit les enseignements de Joseph John Thomson (1856-1940) et de James Hopwood Jeans (1877-1946), ainsi que ceux de Charles Thomson Rees Wilson (1869-1959), dans le domaine de l’optique (diffraction), qui le marquent plus particulièrement. La famille Bragg venait de rentrer en Angleterre, son père ayant accepté […] Lire la suite

BROGLIE LOUIS DE (1892-1987)

  • Écrit par 
  • Marie-Antoinette TONNELAT
  •  • 2 214 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La matière et le dualisme onde-corpuscule »  : […] L'optique avait été, tout au long de son histoire, dominée par le dualisme fameux : la lumière a-t-elle une origine corpusculaire (se réduit-elle à un ensemble de particules spécifiques ?), ou bien requiert-elle une genèse ondulatoire (est-elle constituée d'une série de vibrations d'un milieu spécifique, l'éther ?). Après l'avènement des conceptions corpusculaires issues de la physique de Newton, […] Lire la suite

CHAMP, physique

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 847 mots

Entité décrite par l'ensemble des valeurs d'une grandeur physique, en général à plusieurs composantes, en tous les points de l'espace. D'ordinaire, le champ dépend aussi du temps (évolution du champ). On appelle couramment « champ en un point et au temps t  » la valeur de la grandeur prise en un point et un instant déterminés. On peut classer les champs d'après leur nature physique : champ thermiq […] Lire la suite

DIFFRACTION, physique

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 730 mots

Écart, par rapport aux lois de l'optique géométrique (propagation rectiligne, etc.), de la propagation des ondes (acoustiques, optiques, etc.), en présence d'un obstacle ou, plus généralement, modification de la propagation libre des ondes dont la longueur d'onde n'est pas négligeable devant les dimensions de l'obstacle. En physique ondulatoire, à l'approximation « géométrique », il n'y a propagat […] Lire la suite

DISTORSION, physique

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 400 mots

Étant donné un dispositif transmettant un signal mécanique, électrique ou optique (par exemple, un amplificateur), on appelle distorsion toute déformation du signal de sortie par rapport au signal d'entrée. D'après le théorème de l'intégrale de Fourier, les deux signaux peuvent toujours être décomposés en oscillations harmoniques dont les amplitudes et les phases sont en général des fonctions de l […] Lire la suite

ÉLECTRO-ACOUSTIQUE

  • Écrit par 
  • Éric de LAMARE
  •  • 7 348 mots
  •  • 10 médias

Dans le chapitre « Le rayonnement »  : […] Les théories du rayonnement prennent toujours pour point de départ l'étude de la source acoustique la plus simple, à savoir la source sphérique ponctuelle ou « sphère pulsante ». Une telle source émet en milieu infini des ondes sphériques divergentes qui, si on les observe très loin de la source, tendent à avoir les caractéristiques d'une onde plane. La source peut être considérée comme ponctuelle […] Lire la suite

ÉVANESCENTES ONDES

  • Écrit par 
  • Josette CACHELOU
  •  • 326 mots

Ondes électromagnétiques qui se créent à proximité de la surface d'un milieu, se propagent parallèlement à cette surface et s'amortissent très rapidement à l'intérieur du milieu. Lorsque la lumière passe d'un milieu transparent d'indice de réfraction n 1 à un autre milieu transparent d'indice n 2 , on observe un faisceau transmis et un faisceau réfléchi qui obéissent aux lois de Descartes : i ′ = […] Lire la suite

FADING ou ÉVANOUISSEMENT, radiocommunication

  • Écrit par 
  • Jean-Pierre MENDIBURU
  •  • 68 mots

Le terme actuellement recommandé est « évanouissement ». Phénomène de disparition du signal reçu, le fading peut être dû soit à une dérive de l'oscillateur local (petites ondes et ondes courtes), soit à une interférence destructrice entre l'onde directe et l'onde réfléchie par l'ionosphère (grandes ondes). Ce phénomène est aléatoire et varie rapidement dans le temps. […] Lire la suite

FOUCAULT LÉON (1819-1868)

  • Écrit par 
  • Cyril VERDET
  •  • 988 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Ses travaux en mécanique »  : […] La théorie ondulatoire de la lumière repose sur la notion d’éther, incontournable à cette époque. De même que l’air est le support des ondes sonores, l’éther était supposé être celui des ondes lumineuses. C’est par ce biais que cette théorie pose aussi des problèmes de mécanique, notamment celui de la mise en évidence du mouvement de la Terre par rapport à l’éther. Par ailleurs, les travaux de Gu […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Bernard PIRE, « ONDES, physique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 24 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-physique/