Principes des Ondes : Mouvement, Types et Phénomènes

Mouvement Ondulatoire

Caractéristiques du Mouvement Ondulatoire

• Transmission d'énergie sans transport de matière.
• Les particules vibrent autour d'un point d'équilibre.

Types d'Ondes

Selon le Milieu de Propagation

• Ondes mécaniques : nécessitent un milieu de propagation élastique (ex: son).
• Ondes électromagnétiques : ne nécessitent pas de milieu de propagation (ex: lumière).

Selon la Direction de Propagation

• Ondes longitudinales : les vibrations des particules suivent la direction de propagation de l'onde (ex: son).
• Ondes transversales : les vibrations des particules sont perpendiculaires à la direction de propagation de l'onde (ex: vagues à la surface de l'eau).

Propagation des Ondes

Les ondes se propagent sous forme de fonctions sinusoïdales (sin/cos).

• Impulsion : onde isolée.
• Train d'ondes : succession d'ondes.

Caractéristiques des Ondes

• Vitesse de propagation (V) : distance parcourue par l'onde par seconde (en m/s).
• Longueur d'onde (λ) : distance entre deux points consécutifs de l'onde qui vibrent de la même manière (par exemple, entre deux crêtes successives) (en m).
• Période (T) : temps mis par l'onde pour parcourir une longueur d'onde (en s).
• Fréquence (f) : nombre d'ondes ou de vibrations par seconde (en Hz). C'est l'inverse de la période.
• Amplitude (A) : distance maximale par rapport à la position d'équilibre (en m).
• Intensité de l'onde (I) : quantité d'énergie qui circule dans le milieu par unité de surface et de temps (en W/m² ou J/(m²·s)).

Phénomènes Ondulatoires

Réflexion des Ondes

Définition : Changement de direction d'un train d'ondes lorsqu'il rencontre une surface sans la traverser. Le rayon est parallèle au front d'onde.

Lois de la Réflexion

• Le rayon incident, le rayon réfléchi et la normale sont dans le même plan.
• L'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion.
• La vitesse de l'onde reste inchangée.

Réfraction des Ondes

Définition : Changement de vitesse d'un train d'ondes lorsqu'il change de milieu (densité ou profondeur).

Lois de la Réfraction

• Le rayon incident, le rayon réfracté et la normale sont dans le même plan.
• Si le rayon passe d'un milieu moins dense à un milieu plus dense, il se rapproche de la normale.
• Si le rayon passe d'un milieu plus dense à un milieu moins dense, il s'éloigne de la normale.
• Si le rayon incident ne coïncide pas avec la normale, il est dévié.

Diffraction des Ondes

Définition : Phénomène par lequel une onde change de direction de propagation lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture.

Formules Clés

• Fréquence : f = 1 / T
• Intensité : I = E / (S · t)
• Relation vitesse-longueur d'onde-période : V = λ / T