Les phénomènes ondulatoires ils ont lieu lorsque les ondes se propagent dans un milieu et rencontrent d'autres ondes, avec des changements dans le milieu, les limites, les lacunes et les obstacles en général. Cela provoque des altérations de la forme des vagues et de leur mouvement..
Les vagues transportent de l'énergie, peu importe. Si l'on regarde de près, lorsqu'une pierre est jetée dans un étang, ce qui se propage dans l'eau, c'est la perturbation, puisque les molécules liquides bougent brièvement de leur position d'équilibre et y reviennent dès que la perturbation se retire..
Puisqu'il n'y a pas de transport de matière, on peut s'attendre à ce que les ondes se comportent différemment des objets lorsqu'ils interagissent..
Les ondes parviennent à traverser différents milieux et même à occuper le même espace en même temps, ce que les particules de masse ne peuvent pas faire, du moins au niveau macroscopique (les électrons ont une masse et peuvent subir des phénomènes d'ondes).
Parmi les principaux phénomènes d'ondes que l'on peut observer dans la nature, on trouve la réflexion, la réfraction, les interférences et la diffraction..
La lumière et le son, si précieux pour les sens, se comportent comme des ondes et font l'expérience de tous ces phénomènes, dans les différences existant dans leurs natures respectives..
Par exemple, la lumière n'a pas besoin d'un support matériel pour se propager, contrairement au son. De plus, la lumière est une onde transversale (la perturbation est perpendiculaire à la direction dans laquelle l'onde se déplace), tandis que le son est une onde longitudinale (la perturbation et le déplacement sont parallèles)..
Index des articles
Malgré leur nature différente, toutes les ondes ont en commun les phénomènes d'ondes suivants:
Lorsque les ondes voyagent, elles rencontrent parfois des frontières qui séparent un support d'un autre, par exemple une impulsion traversant une corde fermement attachée à une extrémité..
Une fois que l'impulsion atteint la fin de la chaîne, elle revient en grande partie, mais elle le fait inversée. On dit alors que l'impulsion subit une réflexion, c'est-à-dire qu'elle est réfléchie à la frontière entre la corde et le support..
L'inversion de l'impulsion est due à la réaction exercée par le support sur la corde, qui, par la loi de l'action et de la réaction, a la même direction et amplitude, mais la direction opposée. Pour cette raison, l'impulsion est inversée lors du retour.
Une autre possibilité est que la corde ait une certaine liberté à l'extrémité attachée, par exemple elle est attachée à un anneau qui peut glisser sur une barre. Donc l'impulsion envoyée à travers la chaîne ne retourne pas inversée.
De manière générale, lorsqu'une onde se propage et atteint la frontière qui sépare deux milieux différents, elle subit un changement de direction. L'onde qui arrive est connue sous le nom d'onde incidente, celle qui est renvoyée est l'onde réfléchie et si une partie est transmise à l'autre milieu, elle est appelée onde réfractée..
Le son est une onde, vous ressentez donc une réflexion lorsque vous parlez dans une pièce vide. La lumière est aussi une onde et on peut la voir se refléter dans le miroir, sur la surface calme d'un étang ou dans la fenêtre du gratte-ciel de la figure 1.
Le phénomène de réfraction se produit lorsqu'une onde passe d'un milieu à un autre, par exemple de l'air à l'eau. Une partie de l'onde est transmise au deuxième milieu: l'onde réfractée (voir figure 2).
Lorsque vous essayez de saisir un objet immergé au fond d'une fontaine ou d'un seau, il est très probable que vous ne l'atteigniez pas, même si la main est dirigée vers l'endroit où se trouve l'objet. Et c'est parce que les rayons lumineux ont changé de direction lorsqu'ils sont passés de l'air à l'eau, c'est-à-dire qu'ils ont subi une réfraction..
De plus, la vitesse à laquelle les vagues se déplacent varie en fonction du milieu. Dans le vide, les ondes lumineuses se déplacent à vitesse constante c = 300000 km / s, mais dans l'eau la vitesse diminue à (3/4) c et dans le verre encore plus: a (2/3) c.
La vitesse de la lumière dans un milieu dépend de son indice de réfraction, défini comme le rapport entre c et la vitesse v que la lumière a dans le milieu:
n = c / v
Le phénomène est analogue à une voiture jouet qui roule sur un plancher en céramique ou en bois dur et très poli, puis qui roule soudainement sur un tapis. Non seulement il change de direction, mais il ralentit également.
Si l'onde rencontre un milieu différent, il peut arriver que toute l'énergie qu'elle transporte abandonne et que son amplitude devienne nulle. On dit alors que la vague a été absorbée.
Deux objets ne partagent pas leur espace, cependant, deux ou plusieurs ondes n'ont aucun problème à être au même point dans l'espace en même temps. Ce comportement leur est exclusif.
Cela se produit chaque fois que deux pierres sont jetées simultanément dans l'eau, des modèles de vagues indépendants sont produits qui peuvent se chevaucher et donner une vague résultante..
L'amplitude de l'onde résultante peut être supérieure ou inférieure à celle des ondes interférentes, ou elles peuvent simplement s'annuler l'une l'autre. En eux, le Principe de superposition.
Pour les ondes, le principe de superposition stipule que l'onde résultante est égale à la somme algébrique des déplacements des ondes interférentes (ils peuvent être supérieurs à deux).
Si les ondes sont en phase, ce qui signifie que leurs vallées et crêtes sont alignées, une onde avec deux fois l'amplitude en résulte. Ceci est connu comme interférence constructive.
En revanche, lorsque la crête d'une onde chevauche la vallée d'une autre, elles se neutralisent et l'amplitude de l'onde résultante diminue ou devient nulle. Cet effet s'appelle interférence destructive.
Après avoir interagi, les vagues continuent leur chemin comme si de rien n'était.
Ce phénomène est typique des vagues; dans celui-ci, l'onde est déviée et déformée lorsqu'elle rencontre un obstacle sur la trajectoire de l'onde ou une lacune au milieu. L'effet est significatif lorsque la taille de l'obstacle est comparable à celle de la longueur d'onde.
Les ondes suivent le principe de Huygens, qui stipule que chaque point au milieu se comporte à son tour comme un foyer qui émet des ondes. Puisqu'un milieu a un nombre infini de points, les superposer tous donne le front d'onde.
Lorsqu'il atteint une ouverture de la taille de la longueur d'onde, les foyers sur le front d'onde parviennent à interférer les uns avec les autres et les vagues se déforment..
La diffraction du son est facile à apprécier, puisque sa longueur d'onde est comparable à celle des objets qui nous entourent, par contre, la longueur d'onde de la lumière est beaucoup plus faible et par conséquent la diffraction nécessite de très petits obstacles..
Dans l'image suivante, nous avons un front d'onde plat, qui se déplace verticalement vers le bas pour rencontrer une ouverture dans un mur.
A gauche, la longueur de l'onde incidente est bien inférieure à la taille de l'ouverture et l'onde est à peine déformée. En revanche, sur la figure de droite, la longueur d'onde est de taille comparable à celle de l'ouverture et en sortant de celle-ci, l'onde se courbe sensiblement.
-L'écoute de la musique et les conversations dans une autre pièce sont dues à la diffraction du son lorsqu'elle rencontre des ouvertures telles que des portes et des fenêtres. Les basses fréquences sont meilleures à cela que les hautes fréquences, c'est pourquoi le tonnerre lointain gronde beaucoup plus fort que le tonnerre à proximité, qui est davantage perçu comme de brèves boum.
-Les mirages sont dus à des parties de l'air ayant des indices de réfraction différents, en raison d'une densité inégale.
Cela donne l'impression que le ciel et les objets éloignés se reflètent sur une surface liquide inexistante dans le désert ou sur une route chaude. Les réfractions successives de la lumière dans les couches inégales de l'atmosphère sont ce qui crée cet effet.
-Il n'est pas possible de voir des objets plus petits que la longueur d'onde de la lumière avec laquelle ils sont éclairés. Par exemple, les virus sont plus petits que les longueurs d'onde visibles, ils ne peuvent donc pas être vus avec un microscope ordinaire..
-La réfraction nous permet de voir le Soleil peu de temps avant qu'il ne se lève (ou se couche). À ces moments-là, les rayons du soleil affectent obliquement l'atmosphère et le changement de l'environnement est responsable de les plier et de les dévier..
C'est pourquoi nous pouvons voir l'étoile royale avant qu'elle ne soit vraiment au-dessus de l'horizon ou continuer à la voir juste au-dessus de l'horizon alors qu'en réalité elle est déjà passée en dessous..
Personne n'a encore commenté ce post.