ONDES, physique
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Ondes solitaires – mascarets et tsunamis
Même si une onde s’étend en général dans un grand volume spatial, dans lequel un grand nombre de crêtes et de creux coexistent, les équations des ondes admettent des solutions particulières d’étendues beaucoup plus réduites. Parmi celles-ci, les solitons sont des ondes solitaires qui se propagent sans se déformer ; l’exemple le plus célèbre en est les désastreux tsunamis. Les premières descriptions concernaient des vagues remontant le courant dans un canal peu profond pendant plusieurs kilomètres ; ces mascarets visibles près de l’embouchure de certains fleuves (le Qiantang en Chine, l’Amazone, l’Orénoque, la Seine, entre autres) correspondent à la propagation d’un ressaut lié aux mouvements de marée. Le phénomène existe dans de nombreux autres processus ondulatoires et on a déjà observé des manifestations caractéristiques des solitons dans des systèmes optiques, magnétiques ou micromécaniques.
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Écrit par :
- Bernard PIRE : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
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« ONDES, physique » est également traité dans :
BESSEL FRIEDRICH (1784-1846)
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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/friedrich-bessel/#i_12552
BROGLIE LOUIS DE (1892-1987)
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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/louis-de-broglie/#i_12552
CHAMP, physique
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 ph […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/champ-physique/#i_12552
DIFFRACTION, physique
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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/diffraction-physique/#i_12552
DISTORSION, physique
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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/distorsion-physique/#i_12552
ÉLECTRO-ACOUSTIQUE
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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/electro-acoustique/#i_12552
ÉVANESCENTES ONDES
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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-evanescentes/#i_12552
FADING ou ÉVANOUISSEMENT, radiocommunication
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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/fading-evanouissement/#i_12552
FOUCAULT LÉON (1819-1868)
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☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/leon-foucault/#i_12552
HYDROLOGIE
Dans le chapitre « Le bassin versant » : […] Si l'on considère une section droite d'un cours d'eau, on peut lui associer un bassin versant, lieu géométrique des points de l'espace géographique où les précipitations sont susceptibles de contribuer au débit observé dans cette section. On définit aisément le bassin versant topographique limité par une ligne de partage des eaux, mais celui-ci peut différer du bassin versant réel à cause des cir […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hydrologie/#i_12552
IMAGERIE TÉRAHERTZ
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 (10 11 Hz) et 10 térahertz (10 THz = 10 13 Hz, rappelons que la lumière visible a une fréquence de l’ordre de 500 THz), c’est-à-dire les longueurs d’onde comprises entre 30 micromètres et 3 millimètres. Ce domaine électromagnétique […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/imagerie-terahertz/#i_12552
LUMIÈRE
Dans le chapitre « Optique ondulatoire » : […] Les physiciens du xvii e siècle ont posé les jalons d'un débat qui se poursuivra jusqu'au début du xix e siècle : la lumière est-elle une substance ou un mouvement spécifique ? La propagation rectiligne de la lumière semble s'expliquer plus intuitivement si on lui confère une nature corpusculai […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lumiere/#i_12552
MATIÈRE (physique) - Plasmas
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 de densité, etc., s'écrivent sous la forme A( r ,t) […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-plasmas/#i_12552
MICROÉLECTRONIQUE
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 marqués – probabilité de présence répartie dans l'espace, interférences... Il […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/microelectronique/#i_12552
MICROSCOPIE
Dans le chapitre « Le champ proche optique » : […] La microscopie optique de champ proche est une illustration de la possibilité d'atteindre des résolutions meilleures que celles qui sont imposées par le critère de Rayleigh. Celui-ci limite à λ/2 la résolution théorique d'un microscope traditionnel en utilisant des radiations de longueur d'onde λ. Cependant, ce critère, qui est une formulation des relations d'incertitude de Heisenberg, s'appliq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/microscopie/#i_12552
MONOCHROMATISME
Caractère d'une vibration représentée par une fonction sin 2πν t , cos 2πν t 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 apériodique, peut être analysé en composantes […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/monochromatisme/#i_12552
ONDES GRAVITATIONNELLES
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’accélération d’une particule électriquement chargée et e […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-gravitationnelles/#i_12552
ONDES STATIONNAIRES
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'espace, la phase étant partout la même, excepté l […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-stationnaires/#i_12552
OPTO-ÉLECTRONIQUE
L'opto- électronique est un domaine dont la définition et les frontières peuvent être sensiblement différentes selon les écoles. La définition que nous adopterons 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' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/opto-electronique/#i_12552
PAQUETS D'ONDES
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 Δ x est représenté mathématiquement par l'intégrale d […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/paquets-d-ondes/#i_12552
PHONON
Les phonons, ou vibrations collectives d'un ensemble d'atomes en interactions, représentent un des aspects les plus importants de la physique des solides. Ils interviennent dans des propriétés aussi diverses que la propagation d'ondes sonores, la chaleur spécifique, la conductivité thermique et électrique, la supraconductivité, la ferro-électricité. On peut comprendre l'existence de telles vibrat […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/phonon/#i_12552
PRIX NOBEL DE PHYSIQUE 2017
Le prix Nobel de physique 2017 a été attribué aux Américains Rainer Weiss, Barry Clark Barish et Kip Stephen Thorne pour « leurs contributions décisives au détecteur LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) et l’observation d’ondes gravitationnelles ». Le premier de ces lauréats a reçu la moitié de ce prix, les deux autres se partageant l’autre moitié. Ces ondes gravitationnell […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/prix-nobel-de-physique-2017/#i_12552
QUANTIQUE PHYSIQUE
Dans le chapitre « La mécanique ondulatoire et la mécanique des matrices » : […] L'expérience a imposé l'idée que la lumière se présente tantôt comme une onde, tantôt comme un faisceau de corpuscules (les photons). Louis de Broglie (cf. broglie ) rêve d'une théorie unifiée de la matière et du rayonnement. En 1924, il fait une proposition révolutionnaire : associer aussi une onde aux particules de matière. La fréquence de l'onde associée à chaque par […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/physique-quantique/#i_12552
SÉISMES ET SISMOLOGIE - Ondes sismiques
Dans le chapitre « Les ondes sismiques » : […] Deux types de déformations existent dans un solide élastique, selon qu'on comprime un objet ou qu'on le déforme en le cisaillant. Deux types d'ondes sismiques leur sont associés. Les ondes P sont des ondes de compression-décompression ; la déformation s'effectue dans la direction de propagation de l'onde. Les ondes S sont des ondes de cisaillement ; la déformation se fait perpendiculairement à la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/seismes-et-sismologie-ondes-sismiques/#i_12552
SONS - Production et propagation des sons
Dans le chapitre « Historique » : […] L'intérêt porté par l'homme aux phénomènes sonores remonte à la nuit des temps, mais cet intérêt ne fut pas dès l'origine d'ordre scientifique. Les premières recherches concernant les phénomènes sonores datent du vi e siècle avant l'ère chrétienne, époque à laquelle l'école pythagoricienne se pencha sur le fonctionnement des cordes vibrantes et c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/sons-production-et-propagation-des-sons/#i_12552
THÉORIE ONDULATOIRE DE LA LUMIÈRE
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 des rayons lumineux. Il s'oppose ainsi à l'approche géométrique de Descartes et à la théorie corpusculaire défendue par Ne […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/theorie-ondulatoire-de-la-lumiere/#i_12552
ULTRASONS
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 fluide. Elles se traduisent alors par la production […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ultrasons/#i_12552
Voir aussi
Pour citer l’article
Bernard PIRE, « ONDES, physique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 12 novembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/ondes-physique/