Propagation des ondes Article, Signification, Explication
La propagation des ondes est un domaine de la physique s'intéressant aux déplacement des ondes électromagnétiques dans les milieux. On distingue généralement deux catégories de propagation des ondes :
- La propagation dans l'espace libre (vide, air, milieu massif comme le verre, etc.)
- La propagation guidée (fibre optique, guide d'onde, etc.)
| Table of contents |
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2 Vitesse de propagation 3 Onde harmonique - période et fréquence 4 Ondes progressives et ondes stationnaires 5 Phénomènes affectant la propagation des ondes |
L'équation générale qui décrit la propagation d'une onde dans l'espace libre, dans un milieu homogène, linéaire et isotrope est :
Intéressons nous à la propagation selon la seule direction :
Pour une onde plane, la solution générale de cette équation est la somme de deux fonctions :
En effet, on peut Ă©crire :
soit :
Et si l'on pose a=z-ct et b=z+ct, on obtient :
Qui se résout en : soit
Le premier terme est une onde se propageant dans le sens des z croissants (appelée onde progressive), et le deuxième terme dans le sens des z décroissants (appelée onde régressive).
Il est intéressant de voir qu'en réalité, l'onde ne dépend pas simplement de et de , mais des quantités et . Pour comprendre ce que cela signifie, considérons le cas d'une onde plane progressive vers les z croissants :
Regardons la structure de l'onde au point :
L'expression ci-dessus nous montre que la structure de l'onde au point est la même qu'au point à l'instant , avec . Ce raisonnement nous permet de comprendre pourquoi une dépendance en de l'onde signifie que celle-ci se déplace sans déformation, i.e qu'il s'agit d'une onde progressive.
Nous pouvons alors définir la vitesse de propagation de l'onde par :
Une onde harmonique est une onde monochromatique dont l'expression est donnée dans notre cas par :
La propriété essentielle de cette onde est sa double périodicité, spatiale et temporelle :
On définit alors les quantités suivantes :
Voir également : Onde, Rayonnement électromagnétique.
Il est d'usage dans la communauté scientifique de distinguer les ondes progressives des ondes stationnaires. Les ondes progressives, décrites précédemment, avancent dans l'espace.
Les ondes stationnaires, au contraire, oscillent sans se déplacer. Ainsi, elles ne dépendent plus du seul paramètre , mais des paramètres d'espace et de temps de façon indépendante. Une expression simple d'une onde stationnaire harmonique à une dimension est la suivante :
À un temps t fixé, une onde stationnaire ressemble à une onde progressive. En revanche, son évolution temporelle est totalement différente. Une onde stationnaire possède des minimas (noeuds) et des maximas (ventres) d'amplitude fixes dans l'espace. Ainsi, si on se place aux nœuds de cette onde, l'amplitude est nulle quelque soit le temps. Avec une onde progressive, nous aurions vu l'amplitude évoluer, de façon sinusoïdale avec le temps dans le cas d'une onde harmonique.
Une façon simple de construire une onde stationnaire est de superposer deux ondes progressives se propageant en sens inverse. C'est d'ailleurs ce qui se passe lorsque une onde se réfléchit sur un miroir parfait.
Les ondes stationnaires sont des objets physiques très courants et se rencontrent notamment dans les cavités laser ou les lignes hyperfréquence.
C'est un article concernant le Propagation des ondes. La page contient la signification du Propagation des ondes , Description et explication au sujet de Propagation des ondes Équation d'onde
décrit à la fois l'amplitude de l'onde, et sa polarisation (par son caractère vectoriel). c est assimilable à la vitesse de propagation de l'onde, comme nous le verrons plus bas.
Si on s'intéresse à ce qui se passe pour chacune des composantes de (en projetant la relation dans chacune des directions de l'espace), nous obtenons une équation portant sur un scalaire, appelée équation de d'Alembert :Vitesse de propagation
Onde harmonique - période et fréquence
À trois dimensions, le nombre d'onde est remplacé par le vecteur d'onde, dont le sens est celui de la propagation de l'onde.Ondes progressives et ondes stationnaires
Voir : Onde radio, Lumière, Propagation des ondes radio.Phénomènes affectant la propagation des ondes