LES ONDES

« Dans 111 espace dos.

un son se propage depuis sa source dans toutes les directions.

A dlaque fois qu'• rencontre un obstacle , il est réfléchi .

Ce phénomène se produit dans la nature O 'écho en est une i11115tration majeure ), mais égalemelt dans des lieux aéês par l'homme (par exemple.

une salle de concert) .

la première réflexion est appelée • rMlbération primaitt •.

Perçue par le ceMau peu après le son original elle donne une indication sur la grandeur du lieu.

les sons qui se sont réftédlis plus d 'une fois avant de parvenir à l'oreille sont appelés • rMlbérations secondaires • ; elles forment ce que les musiàens appellent la • réverb •.

les réverbérations secondaires sont liées à la complexité et au type de d'espace dans lequel se propage le son.

la réverbération d'un son enregistré peut être simulée électroniquernent En ajoutant de la révelt>ération à un morceau de musique enregistré en studio (dont les murs réftédlissent peu les ondes) , a est possible de produire un son comparable à celui qui aurait élé ~ dans une grande salle de concert la réflexion d'un son contre un obstacle est d'autant plus forte que la surface est dure et lisse et la réveri>ération est d'autant plus grande que l'espace dos est volumineux.

la révelt>ération importante des églises est liée à ces deux phénomènes.

LES ONDES ÉLECTROMAGNÉTIQUES Ces ondes.

dont la lumière visible fait partie , n 'ont pas besoin de substrat matériel com m e les ondes sonores pour se propager .

Bles traversent donc le • vide à la vitesse de 299 792 knVs (que l'on arrondit souvent à 300 000 knVs).

lûnlll Dl IA W.Wbl la nature de la lumière a lait couler beaucoup d 'encre au cours de l'histoire.

Au Mr siède , Isaac Newton , qui a décomposé la lumière blanche en différentes couleurs.

pendlait plutôt pour une natw"e corpusculaire.

Son rival de l'époque, Robert Hooke, était partisan d'une nature ondulatoire, comparable à celle des Vibrations sonores.

Compte tenu de !Influence de son auteur, la théorie de Newton sera la plus communément admise.

Elle sera remise en cause u n siède plus tard et la théorie ondulatoi re reprendra le dessus avec la mise en évidence des phénomènes de diffraction et dlnterférence par Fresnel .

la nature électnr magnétique des ondes lumineuses sera découverte par1-0ert Mawel (1831-1879) qui, en 1865 , fait une synthèse entre phénomènes éledriques tt magnétiques.

A la différence des ondes sonores, l'onde électromagnétique est donc une onde transmsale car certa ines de ses composantes vibrent perpendiculairement au sens de ,__ ________ ~ déplacement de l' onde.

Maxwell suppose également que les ondes électromagnétiques s 'étendent dans le domaine de l'lllYisible.

En 1888.

Hénrich Hertz produit un rayonnement électromagnétique invisible d 'une longueur d'onde un million de fois plus grande que celle de la lumière.

ACOUSTIQUE n AUDITOllUM Pour offrir la meileure qualité d'koœ possible aux auditeurs.

les grandes salles de concert bêléficient d'ooe an:hiledure inthieure partiwlièrement etuditt.

l'objectif est de~ les ondes sonoteS, sans qu'eles perdent trop de puissance (sinon la musique serait inaudible dès le deuxième rang) ou qu'elles produisent une ~ trop ~.

tout en limitant les effets d'intefférence et de distorsion .

Si une salle a une résonance trop forte.

les sons se mélangent et deviennent indistincts.

Si la résonance est trop faible, les sons auront du mal à lire correctement perçus par tous les auditeurs.

Pour conlrOler les pararntttts acoustiques, les concepleurs de sales de concert (Ki œle de la ...........

à la Villene) disposm à des endroils ~les~~ (pierre.

mttal ...

) tt absorbanls (moque!Se, liège, laine minérale, fibre de bois, Imre ...

).

ls doiv"1l aussi prencn en complle le fait qu'ooe salle peut avoir Ill public plus ou moins nombreux tt que ce taux de ~a une incidence importante sur racouslique.

En effet.

les spedal!IJrs absorbent les lttquences ai8ul!s et réllédiissenl les ~ En 1 90 S, Albert Einstein (llm-1955 ) montre , par ses expériences sur l'effet photoéleclrique, que la lumière a toutefois également une nature corpU50Jlaire.

la nature des ondes électromagnétiques est donc double : corpuswlaire (photon) et ondulatoire (vibrations des champs électrique et magnétique associés ).

5PI CTll DES ONDES aua-lltnQuu lljlecft.=- -- .......

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~'°'V*"d'-~i::-~ Ces ondes sont caractérisées par leur fréquence et forment l'ensemble du spectre éledromagnétique .

leurs propriétés et leur utilisation dlangent en fonction de cette fréquence et c'est pourquoi les physiciens les ont classées en plusieurs catégories.

Plus la longueur d 'onde d'une radiation est courte , et donc sa fréquence ~ plus elle est énergétique.

Les..-s ..... ...

~ Elles ont une fréquence comprise entre 10 kHz et 300 MHz (soit une longueur d'onde de 30 km à 1 m).

Bles portent ce nom car elles sont utilisées pour transmettre divers types de •ux radio .

8les sont dassées selon leur fréquence : les très basses fréquences, de 10 kHz à 30 kHz (soit 30 km à 10 km) ; les basses fréquences ou (ll'andes ondes, de 30 kHz à 300 kHz (soit 10 km à 1 km.

gamme GO) ; les ondes moyennes, de 300 kHz à 3 MHz (soit 1 km à 100 m.

gamme PO, utilisée pour la radio AM et les balises) ; les ondes courtes , de 3 MHz à 300 MHz (soit 100 m à 1 m.

gamme OC : télévision et radio FM) .

leur domaine s'étend de 300 MHz à 300 GHz (soit une longueur d'onde de 1 m à 1 mm) .

Bles sont utilisées dans les r-s •ma• ..as pour réchauffer les aliments .

Ces ondes électromagnétiques sont peu énergétiques mais tirent leur efficacité d 'un phénomèn e de résonan ce.

En effet, les molécules d'eau~ une fréquence propre qui correspond à celle délivrée dans les fours à micro-ondes.

Lorsqu 'elles sont toudlées par le rayonnement, elles entrent en résonanœ, et leur mowement propre est accélér~ .

Cette agitation moléculaire se transforme en chaleur et la température de l'eau contenue dans les aliments augmente.

Les micro-ondes de 300 MHz à 3 GHz sont également utilisées pour la télévision , la radio mobile , les téléphones cellulaires ainsi que les satellites .

Celles de 3 GHz à 30 GHz sont destinées aux satellites et aux radars.

la bande de fréquence comprise entre 30 GHz et 300 GHz n 'est guèr e utilisée car la tedlnologie à mettre en œ1Me pour l'exploiter est extrêmement coOteuse.

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Il occupe les longueurs d 'onde comprises entre 0,1 mm et 0,8 micromètres (le micromètre , ou micron, étant égal à 10' mètre, soit un millionième de mètre) .

On distingue plusieurs types d 'infrarouge : !Infrarouge lointain (O ,I millimètre à 14 micromètres ), !Infrarouge moyen (14 à 1,1 micromètre) et le proche infrarouge (1,1 à 0 ,8 micromètre ).

les infrarouges sont produits par des sources de dlaleur (bra ises, corps humain ...

).

Diverses applications sont basées sur l'utilisation de cette bande d u spectre : ampoules émettant de !Infrarouge pour réchauffer les plats au restaurant ou sécher les dleveux dlez le coiffeur , pellicules pour appareils photographiques.

Dans le domaine militaire, on a créé des lunettes de visée tt des caméras thermiques pour repérer les sources de dla l eur dans un environnement nocturne .

Lll lumièft whiWe Ble s'étale entre 0,8 et 0 ,4 miaomètre .

Sa nature est la même que celle de toutes les autres ondes électromagnétiques.

Ble est • visible • uniquement parce que nous disposons de capteurs (les yeux ) et d 'un centre d'analyse (le cerveau ) capables de construire une image virtuelle de la répartition de œ rayonnement dans notre environnement.

le spectre VÎSlble est ~posé en 6 ou 7 couleurs, dites• de l'.n-.dr/ • (rouge, orangé, jaune, Yelt, bleu, indigo , violet ), mais il n e s'agit là que d 'une ~position art>itrai re : le spectre visible comporte une infinité de nuances.

Les llltrntalets Ils sont compris entre 0 ,4 miaomètre et 10 nanomètres environ (un nanomètre égale un milliardième de mètre , soit 10').

là encore , on distingue plusieurs catégories : les lNA (400 nm à 320 nm) qui sont responsables du bronzage , les lNB (320 à 290 nm) en partie responsables des coups de soleil, et les lNC (290 nm à 10 nm) qui sont arrêtés par la couche d 'ozone atmosphérique.

Tous pelM!llt provoquer des cancers de la peau en cas d 'exposition prolongée.

LftnpmX D'une longueur d'onde de 10 à 0 ,001 nanomètre, ils ont été découvet15 en 1895 par le physiàen allemand Wilhelm Conrad Rlintgen.

AussitOt, ces rayons ont largement élé utilisés , en n6pç A!fl _..ma is aussi pour des raisons moins sérieuses : dans les fêtes foraines pour montrer le phénomène de ftuoresœnce, dans les magasins pour vérifier l'adaptation d'une chaussure au pied du dient ...

Ces excès n'ont pas été sans produire nombre d lnàdents (développement de cancers) car à l'époque on ignorait tout de leur nocivité .

De nos jours, les quantités de rayons administrées et la fréquence des examens radiologiques ont été revues à la baisse.

En médecine , les rayons X sont utilisés pour les scanners ou la scinti(ll'aphie , mais il existe d 'autres domaines d 'utilisation : contrOle de !Intérieur des bagages à la douane , analyse de matériaux ou de substances chimiques, étude de cristaux par diffracti on.

Lesnpms-Extrêmement énergétiques Oongueur d'onde de 0 ,001 à 0,0001 nanomètre ) et très dangereux pour les ~es vivan ts, ils sont émis au cours de la désintégration de noyaux radioactifs et de certa ines réactions nucléaires.

Fort heur eusement.

les rayons gamma de l'espace sont arrêtés par l'illmOsphère.

Ils sont utilisés dans la recherche, mais également dans !Industrie agroal imentaire pour la stérilisation des denrées.

les ,.,_ cesm.i- lls ont une fréquence inférieure à 0 , 0001 nm.

Venus de l'espace , ils forment le rayonnement le plus énergétique que l'on connaisse .

LA lUMlllE DU WU le,_, (acronyme de l.ight Amplificalion by Slimulaled Emission of Radiation) est une sorte d'amplificateur de lumim faisant appel à une propriété particulim des atomes : l'émission stimulée.

Il a été mis au point en 1960, mais son principe a été dMI par Albert Einstein dès 1916.

Il émet des ondes lumineuses intenses, de mbne fréquence, ~ (en phase) et unidirediot •• COI llraÏI ement à œles produites par Ille~ électrique.

qui sont une superposilion de dMrses ondes lumineuses mutlidirediololelles.

-­do """""'" --- -~ - Cette lumim est obtenue de la ~suivante.

Un gaz (hélium.

~ COz ...

) ou Ill solide (rubis, Modyine .•.

) est plaœ dans la~ d'une enceinle, f"1'Me d'un ~ par un miroir~ tt de raim par unllWoir~Un aun 8edrique activt les atomes qui en retombant à un nÏv"1u énergétique plus faible én1etlent des pholons d 'ooe fréquence caractmtique der~ dloisi.

ees pholons sont~ par les miroirs tt reviennent excilier les atomes qui produisent alors de nouveaux pholons ayant les mfmes caraclBistiques (principe de l'émission slimultt).

Au fil des ~ successMs.

un inlense rayonnement~ est génétt qui s'échappe en partie par le miroir partielement réftédlissant. »