Pour comprendre ce qu’est une onde, l’étude de ses propriétés est utile. Elles donnent des informations sur le type d’onde et expliquent le comportement des ondes.
Les propriétés des ondes permettent de comprendre ce qu’est une onde
Les ondes sont créées par des vibrations qui se propagent ou lorsque la matière est perturbée par un autre milieu. Elles peuvent se déployer paisiblement à la surface de l’eau ou dévaster des régions entières sous forme de tremblement de terre, en fonction de l’énergie qu’elles transportent. Les ondes peuvent toutefois être prédites par la connaissance de leurs propriétés.
- Il existe une série de paramètres qui décrivent la vitesse et l’intensité des vagues. Il s’agit notamment du sommet et du creux de l’onde, de l’amplitude, de la longueur d’onde, de la différence de marche, de la fréquence, d’un éventuel déphasage et de la vitesse de phase.
- Les ondes sont représentées graphiquement sous forme de courbes sinusoïdales. Pour cela, imaginez un diagramme avec des coordonnées X et Y. X décrit l’axe horizontal, Y l’axe vertical. Dans cette représentation, l’onde s’étend entre les points +1 et -1, formant ainsi le fameux motif en serpentin.
- Dans cet exemple, chaque vague commence au point zéro de l’axe des x et se déplace jusqu’à +1, puis retombe à 0 et descend à -1 avant de revenir au point zéro. Le point où l’onde atteint +1 est appelé le sommet de l’onde. L’extension la plus basse de l’onde, soit -1, est le creux de l’onde. Le chemin parcouru par l’onde entre +1 et l’axe x ou -1 et l’axe x représente l’amplitude. La distance entre le point de départ et le point final de l’onde est appelée longueur d’onde.
- Dès que le graphique montre plus d’une courbe de vague, la longueur d’onde mesure également la distance entre deux crêtes ou deux creux de vague. Dans cette représentation, il y a plus d’une courbe, appelée oscillation. Dans ce modèle, l’axe des x devient l’axe des t. Sur celui-ci, on peut lire en combien de temps la vague effectue combien d’oscillations et définit ainsi la fréquence.
- La vitesse de propagation d’une onde est appelée vitesse de phase. Elle diffère selon la fréquence, en fonction de la distance parcourue et du temps nécessaire pour la parcourir. Plus l’amplitude d’une onde est grande, plus la distance qu’elle doit parcourir est importante. Les vagues de faible amplitude avancent beaucoup plus vite.
- La distance entre deux points identiques, mais situés sur des vagues différentes, est la différence de marche. Celle-ci devient pertinente lorsque plusieurs ondes apparaissent légèrement décalées les unes par rapport aux autres. Ce déphasage peut être compris comme une différence de phase, puisque la différence entre les deux oscillations de phase est calculée comme une différence.
Types d’ondes et leur signification
Toutes les ondes partagent ces caractéristiques de base. Néanmoins, les ondes se distinguent les unes des autres par leur comportement vibratoire. Les ondes transversales se propagent dans l’espace et oscillent verticalement. Elles sont également appelées ondes transversales. Pendant ce temps, les ondes longitudinales, également appelées ondes longitudinales, se développent le long de la direction de propagation et oscillent dans la même direction que la vague.
- Les ondes électromagnétiques sont des exemples d’ondes transversales. On les trouve dans la lumière visible, les rayons X et les micro-ondes. Sur un graphique, une telle onde s’étendrait vers la droite. La direction de son oscillation se situerait à angle droit, c’est-à-dire transversalement, par rapport à la direction de propagation. L’onde est reconnaissable par des excursions élevées entre le sommet et le creux de l’onde. Les vagues d’eau appartiennent également à cette catégorie.
- Les ondes longitudinales ou ondes longitudinales sont des ondes sonores. Elles sont produites par la compression de l’air. Lorsqu’une source sonore produit un son, les molécules d’air se déplacent d’avant en arrière dans le sens de la propagation du son. C’est ainsi que le son est transmis. Il caractérise en outre les oscillations longitudinales. La parole est transmise par des ondes longitudinales, mais aussi les sons provenant d’un haut-parleur. Elles sont importantes dans la construction acoustique et dans les examens par ultrasons.
- La connaissance des propriétés des ondes est particulièrement importante dans la recherche sismique. L’analyse des ondes primaires et secondaires enregistrées permet de déterminer la position de l’épicentre. Les ondes primaires sont des ondes longitudinales qui peuvent se propager dans les roches, l’eau et l’intérieur liquide de la terre. En revanche, les ondes secondaires sont des ondes transversales qui se développent exclusivement dans les corps solides. C’est pourquoi, en matière de sismologie, on peut dire de manière simplifiée que s’il n’y a pas d’ondes S, il n’y a pas de zones liquides à l’intérieur de la Terre.
