Ondes
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Période et fréquence | |||
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La période d'un phénomène périodique est la durée au bout de laquelle le phénomène se reproduit. La période est usuellement notée T et son unité SI est la seconde (s). La fréquence du phénomène est le
nombre de fois que le phénomène se reproduit par unité de temps. Elle
est reliée à la période par : \( f= \dfrac{1}{T} \) Si la période est exprimée en s, la fréquence est exprimée en hertz (Hz). Cas de l'onde périodique : La période d'une onde est la durée au bout de laquelle un point du milieu de propagation retrouve un même état de perturbation. La fréquence de l'onde est la fréquence à laquelle évolue un point du milieu. | |||
Longueur d'onde | ||
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La longueur d'onde d'une onde périodique est, à un instant donné, la plus petite distance au bout de laquelle le milieu retrouve un même état de perturbation. L'unité SI de la longueur d'onde est le mètre (m). Si une onde a une célérité notée v, une période notée T et une fréquence notée f, sa longueur d'onde s'exprime par : \( \lambda=vT=\dfrac{v}{f} \) | ||
Décalage Doppler | ||
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Le décalage Doppler est la différence, en valeur absolue, entre la fréquence de l'onde reçue et celle de l'onde émise : \( \Delta f=|f_\text{émise}-f_\text{reçue}| \) Ce décalage n'est non nul que si la source est en mouvement par rapport au récepteur : il est dû à l'effet Doppler. Plus la vitesse relative source / récepteur est élevée, plus le décalage Doppler est grand. | ||
Puissance | ||
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La puissance désigne une énergie transférée par unité de temps. L'unité SI de la puissance est le watt (W). | ||
Intensité | ||
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effet Doppler | ||
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L'effet Doppler est la modification de la fréquence (donc de la longueur d'onde) de l'onde reçue par un récepteur si sa source est en mouvement par rapport à lui.
Si la source et le récepteur se rapprochent (à droite de la figure ci-dessus) : \( \lambda_\text{reçue}<\lambda_\text{émise} \\ f_\text{reçue}>f_\text{émise} \) Si la source et le récepteur s'éloignent (à gauche de la figure ci-dessus) : \( \lambda_\text{reçue}>\lambda_\text{émise} \\
f_\text{reçue}<f_\text{émise} \) | ||
Absorption | ||
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Lorsqu'une onde se propage dans un milieu, une partie de l'énergie qu'elle transporte est cédée à ce milieu : cela provoque son atténuation. Ce phénomène est appelé absorption. L'absorption est d'autant plus importante que la distance traversée par l'onde dans le milieu est grande. | ||
Transmission | |||
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Réflexion et transmission ont lieu à l'interface entre deux milieux : - Une partie de l’onde incidente ne pénètre pas dans le second milieu et se propage en sens inverse de l’onde incidente : il s’agit de l’onde réfléchie. - Une partie de l’onde pénètre dans le second milieu et s’y propage : c’est l’onde transmise. On peut représenter schématiquement ces phénomènes par :
Remarque : dans chaque milieu, l'absorption est forcément présente. | |||
Diffraction | ||
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Le phénomène de diffraction concerne toutes les ondes périodiques (mécaniques ou électromagnétiques). Il regroupe toutes les situations dans lesquelles une onde voit ses directions de propagation modifiées après avoir franchi une ouverture ou un obstacle partiel, et qui ne peut s'expliquer ni par la réfraction ni par une réflexion. Manifestation dans le cas d'une cuve à ondes :
Manifestation dans le cas d'un faisceau de lumière monochromatique :
l'onde, initialement à 1 dimension, est à 2 dimension après avoir franchi l'ouverture. Plus celle-ci est petite et plus l'onde est diffractée. | ||
Interférence | ||
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Le phénomène d'interférence intervient lorsque deux ondes périodiques synchrones se superposent. Il existe alors des zones où : - l'amplitude de l'onde est amplifiée : l'interférence est constructive ;
- l'amplitude de l'onde est atténuée : l'interférence est destructive.
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