ONDES, physique

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). Ce caractère périodique est présent dans la plupart des cas et permet de définir la fréquence d’une onde (mesurée en hertz) comme le nombre de répétitions du phénomène par seconde (et donc comme l’inverse de la période temporelle). On définit aussi la longueur d’onde comme la distance séparant deux crêtes successives (ou deux creux successifs). La vitesse de déplacement de ces crêtes est appelée vitesse de phase de l’onde. Dans l’exemple des vaguelettes, l’onde est dite transversale car le mouvement de l’eau est vertical donc transverse (c’est-à-dire perpendiculaire) à la direction horizontale de propagation de l’onde. Dans le cas des ondes sonores, l’onde est dite longitudinale, le mouvement de va-et-vient du fluide transmettant le son étant parallèle à la direction de propagation de l’onde. Dans les deux cas, il faut soigneusement distinguer les mouvements de matière dont l’amplitude est faible de la propagation de l’onde et donc du transport d’énergie qui affecte de grandes distances. Une caractéristique essentielle des ondes est en effet qu’elles transportent de l’énergie sans transporter de matière, contrairement aux m[...]

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Écrit par :

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

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BESSEL FRIEDRICH (1784-1846)

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  • Bernard PIRE
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En 1817, Bessel introduit les fonctions qui porteront son nom et qui s’avéreront indispensables à la description de la propagation des ondes […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/friedrich-bessel/#i_12552

BROGLIE LOUIS DE (1892-1987)

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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/louis-de-broglie/#i_12552

CHAMP, physique

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  • Viorel SERGIESCO
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/champ-physique/#i_12552

DIFFRACTION, physique

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/diffraction-physique/#i_12552

DISTORSION, physique

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/distorsion-physique/#i_12552

ÉLECTRO-ACOUSTIQUE

  • Écrit par 
  • Éric de LAMARE
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Dans le chapitre « Le rayonnement »  : […] 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/electro-acoustique/#i_12552

ÉVANESCENTES ONDES

  • Écrit par 
  • Josette CACHELOU
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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 n1 à un autre milieu transparent […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-evanescentes/#i_12552

FADING ou ÉVANOUISSEMENT, radiocommunication

  • Écrit par 
  • Jean-Pierre MENDIBURU
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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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/fading-evanouissement/#i_12552

FOUCAULT (L.)

  • Écrit par 
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Dans le chapitre « Ses travaux en mécanique »  : […] 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/foucault-l/#i_12552

HYDROLOGIE

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Dans le chapitre « Le bassin versant »  : […] liés mais qu'il convient de distinguer : la propagation des ondes hydrauliques provoquées par les pluies et le transport de l'eau qu'elles apportent. Cette distinction n'a rien de byzantin. Si on se préoccupe de reconstituer les débits d'eau à l'exutoire d'un bassin versant à partir des hauteurs de pluie, et cela a été […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hydrologie/#i_12552

IMAGERIE TÉRAHERTZ

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 1 424 mots
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Dans le chapitre « L’émission térahertz, un développement récent »  : […] On définit la gamme térahertz (ou THz) des ondes électromagnétiques par les fréquences situées entre 100 gigahertz (1011 Hz) et 10 térahertz (10 THz = 1013 Hz, rappelons que la lumière visible a une fréquence de l’ordre de 500 THz), c’est-à-dire les longueurs d’onde comprises […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/imagerie-terahertz/#i_12552

LUMIÈRE

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  • Séverine MARTRENCHARD-BARRA
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Dans le chapitre « Optique ondulatoire »  : […] l'existence au début du xxe siècle). D'une manière générale, une onde est une perturbation qui se propage et transporte de l'énergie, provoquant localement un changement passager de certaines propriétés du milieu. La périodicité spatiale d'une onde est caractérisée par sa longueur d'onde λ. Ainsi, le son est une onde (la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lumiere/#i_12552

MATIÈRE (physique) - Plasmas

  • Écrit par 
  • Patrick MORA
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Dans le chapitre «  Propagation d'ondes dans les plasmas »  : […] Les plasmas sont le siège de phénomènes ondulatoires très variés, en particulier en présence d'un champ magnétique brisant le caractère isotrope du plasma. Au moins pour les ondes de faible amplitude, on peut toujours se ramener à l'étude des ondes planes où toutes les grandeurs associées à l'onde, champ électrique, champ magnétique, perturbation […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-plasmas/#i_12552

MICROÉLECTRONIQUE

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Dans le chapitre « Les effets ondulatoires de l'électron »  : […] On sait, depuis les travaux de Louis de Broglie (1892-1927), qu'à chaque objet physique est associée une onde. Cette dualité onde-corpuscule donne bien sûr naissance à un ensemble de propriétés très variées puisqu'elle associe à des manifestations particulaires – localisation, quantification... – des effets ondulatoires […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/microelectronique/#i_12552

MICROSCOPIE

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  • Étienne DELAIN, 
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  • Georges NOMARSKI, 
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Dans le chapitre « Le champ proche optique »  : […] une formulation des relations d'incertitude de Heisenberg, s'applique à la détection d'ondes progressives. Dans la configuration de champ proche où l'on détecte une onde évanescente, on échappe à cette restriction ; des microscopes qui permettent d'obtenir des images d'objets tests avec des résolutions de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/microscopie/#i_12552

MONOCHROMATISME

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  •  • 319 mots

Caractère d'une vibration représentée par une fonction sin 2πνt, cos 2πνt ou exp 2 iπνt du temps t, où ν est la fréquence. En physique des vibrations, la vibration monochromatique joue le rôle d'une vibration élémentaire, puisque tout phénomène, périodique ou […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/monochromatisme/#i_12552

ONDES GRAVITATIONNELLES

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  • Bernard PIRE
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Dans la formulation de la relativité générale, une onde gravitationnelle est l’équivalent d’une onde électromagnétique (radio, lumineuse...) lorsqu’on considère un phénomène gravitationnel. Les équations d’Einstein qui régissent la théorie moderne de la gravitation prédisent que, de façon semblable au rayonnement de photons qui accompagne l’ […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-gravitationnelles/#i_12552

ONDES STATIONNAIRES

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  • Viorel SERGIESCO
  •  • 273 mots

Ondes caractérisées par le synchronisme des vibrations des différentes parties du système : en tous les points, la grandeur vibratoire atteint le maximum ou passe par zéro au même instant ; c'est seulement l'amplitude qui varie d'un point à un autre. Les nœuds (points d'amplitude zéro) et les ventres (points d'amplitude maximale) sont fixes dans l' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-stationnaires/#i_12552

OPTO-ÉLECTRONIQUE

  • Écrit par 
  • Gilbert GRYNBERG
  •  • 3 011 mots
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ici consiste à désigner, sous ce terme, l'ensemble des processus dans lesquels des ondes optiques subissent des transformations analogues à celles qui sont susceptibles d'être obtenues par des courants électriques en électronique. En d'autres termes, il s'agit de méthodes permettant de véhiculer, de mémoriser et d'amplifier des signaux optiques […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/opto-electronique/#i_12552

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  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
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Terme utilisé en théorie de la propagation des ondes pour désigner une superposition d'ondes, en général planes et monochromatiques, de longueurs d'onde et de directions de propagation voisines. Un paquet d'ondes f(x, t) se propageant dans une direction Δx est […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/paquets-d-ondes/#i_12552

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forme d'un mouvement collectif. Dans l'approximation classique où l'on assimile le solide à un continuum élastique, on peut montrer que le mouvement le plus général est la superposition d'ondes progressives de la forme :u0 est l'amplitude de la déformation, ν = ω/2 π la fréquence de vibration, λ = 2 π/k la longueur d […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/phonon/#i_12552

PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2017

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SONS - Production et propagation des sons

  • Écrit par 
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THÉORIE ONDULATOIRE DE LA LUMIÈRE

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  • Bernard PIRE
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L'astronome et physicien hollandais Christiaan Huygens (1629-1695), après de multiples travaux en mécanique et en astronomie, élabore à partir de 1678 et publie en 1690 une théorie ondulatoire de la lumière qui permet d'interpréter les lois de la réflexion et de la réfraction […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-ondulatoire-de-la-lumiere/#i_12552

ULTRASONS

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  • Maurice JESSEL, 
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Dans le chapitre « Interfaces et interactions »  : […] Étant des ondes mécaniques, les ultrasons manifestent une sensibilité remarquable aux milieux qu'ils traversent. C'est bien là une de leurs propriétés les plus intéressantes pour les applications. Les réactions sont particulièrement importantes au franchissement des interfaces, par exemple entre deux solides différents ou entre un solide et un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ultrasons/#i_12552

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Pour citer l’article

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