On dit qu’un phénomène présente une périodicité temporelle s’il existe une durée, généralement notée T, au bout de laquelle il se reproduit régulièrement et identique à lui-même.
La plus petite durée T est appelée la période temporelle du phénomène. La fréquence, notée f, d’un phénomène périodique correspond au nombre de fois que ce phénomène se produit par unité de temps. Elle s’exprime en hertz (Hz).

\( \displaystyle f=\frac{1}{T} \)

Un milieu présente une périodicité spatiale si, à un instant donné, il est constitué d’un motif qui se reproduit à l’identique à intervalles de distance réguliers.

Si une onde progressive est créée par une perturbation temporellement périodique, alors, lorsque l’onde a eu le temps de se propager dans son milieu :
- Chaque point du milieu où l’onde se propage subit une perturbation temporellement périodique.
- À un instant donné le milieu de propagation de l’onde est perturbé de manière spatialement périodique.

La période temporelle (voir définition en 1.1) avec laquelle évolue un point du milieu de propagation de l’onde est la période temporelle ou période T de l’onde. Elle est identique en tout point du milieu.
De même la fréquence (voir définition en 1.1) de l’évolution d’un point du milieu de propagation est la fréquence de l’onde.

Lorsqu’une onde progressive périodique a eu le temps de se propager et de perturber tout son milieu de propagation, on peut définir sa longueur d’onde de la façon suivante :
La longueur d’onde λ correspond à la distance parcourue par l’onde pendant la période T, d’où la relation :

\( \displaystyle \lambda=vT=\frac{v}{f} \)

Rappel : les fonctions sinusoïdales sont un cas particulier de fonctions périodiques.
Si la source d’une onde est un oscillateur harmonique, alors l’évolution temporelle du milieu où se propage l’onde périodique est sinusoïdale. Comme l’onde est doublement périodique son évolution spatiale est aussi sinusoïdale. On dit que l’onde est une onde progressive sinusoïdale. C’est un cas particulier de l’onde progressive périodique. Les évolutions dans le temps et dans l’espace d’une grandeur vibratoire caractérisant le milieu ont donc pour allure :

 

Les ondes sonores et ultrasonores sont des ondes mécaniques longitudinales. Lorsqu’elles se propagent dans un milieu de propagation gazeux, on peut représenter ainsi l'évolution du milieu :

- Les ondes sonores audibles modélisent les sons auxquels une oreille humaine saine est sensible. Leurs fréquences sont alors comprises entre 20 et 20000 Hz.
- Les sons de fréquence trop élevée pour être perçus sont les ultrasons, modélisés par des ondes ultrasonores. Leurs fréquences sont supérieures à 20000 Hz.
- Les sons de fréquence trop basse pour être perçus sont les infrasons, modélisés par des ondes infrasonores. Leurs fréquences sont inférieures à 20Hz.

La nature de l’onde électromagnétique sera développée dans la partie K. Retenons les propriétés suivantes de ces ondes :

On dresse ci-dessous un inventaire non exhaustif des principaux domaines d’ondes électromagnétiques, classés selon leur fréquence et selon leur longueur d’onde dans le vide :

Quantique signifie « constitué d’entités indivisibles ». Par exemple, les chimistes ont découvert que la matière était quantique, puisque constituée de particules élémentaires indivisibles (ils ont d’abord pensé qu’il s’agissait des atomes avant de comprendre que les atomes eux-mêmes étaient constituées de particules plus petites encore). Le modèle quantique énonce que l’énergie transportée par une onde électromagnétique est constituée d’entités indivisibles appelées les photons. Un photon est donc un quantum d’énergie lumineuse. Il possède toutes les propriétés de l’onde (période, fréquence, etc.).
L’énergie transportée par un photon est d’autant plus élevée que la fréquence est élevée. Elle vaut :

\(E=hf\)

- E est une énergie exprimée en joule (J) ;
- f est une fréquence exprimée en hertz (Hz) ;
- \(h=6,63×10^{-34}\ \mathrm{J⋅s}\) est la constante de Planck (sa valeur n’est pas à connaître).