Onde
Définition
Perturbation qui se propage dans un milieu ou dans le vide, transportant de l'énergie sans transporter de matière.
Explication
On distingue les ondes mécaniques (besoin d'un milieu : son, vagues) et les ondes électromagnétiques (se propagent dans le vide : lumière, radio, rayons X). Une onde est caractérisée par sa fréquence f (en Hz), sa longueur d'onde λ (en m) et sa célérité v, liées par v = λ × f. La lumière visible a des longueurs d'onde entre 400 nm (violet) et 700 nm (rouge).
Exemples
- 1
Le son se propage à 340 m/s dans l'air — c'est une onde mécanique longitudinale.
- 2
La lumière se propage à c = 3 × 10⁸ m/s dans le vide — c'est une onde électromagnétique.
- 3
Un séisme produit des ondes P (longitudinales, rapides) et S (transversales, plus lentes).
L'essentiel à retenir
- La période T (en s) et la fréquence f (en Hz) sont liées par f = 1/T, donc v = λ/T.
- Une perturbation qui parcourt une distance d à la célérité v arrive avec un retard τ = d/v.
- Quand une onde change de milieu, sa fréquence reste la même : c'est sa célérité, donc sa longueur d'onde, qui change.
- Le niveau d'intensité sonore vaut L = 10 × log(I/I₀) en décibels, avec I₀ = 1,0 × 10⁻¹² W/m² ; doubler l'intensité ajoute environ 3 dB.
Erreurs fréquentes
- Oublier de convertir les nanomètres : 600 nm = 600 × 10⁻⁹ m = 6,00 × 10⁻⁷ m avant d'appliquer v = λ × f.
- Confondre période temporelle et période spatiale : T se lit sur un graphique en fonction du temps, λ sur un graphique en fonction de la position.
- Additionner des décibels comme des intensités : deux sources de 60 dB ne donnent pas 120 dB mais environ 63 dB.
Onde au bac
Les ondes tombent souvent sous forme d'exploitation de documents : un oscillogramme ou une photo de cuve à ondes sur lesquels il faut mesurer plusieurs périodes ou longueurs d'onde pour gagner en précision, puis calculer v = λ × f. On te demande aussi de calculer un retard ou une distance à partir d'un écho, en pensant que le signal fait l'aller et le retour. Le correcteur vérifie la mesure sur plusieurs motifs, les conversions (ms, nm), l'unité finale et le nombre de chiffres significatifs. En Terminale s'ajoutent le niveau sonore, la diffraction et les interférences.
Questions fréquentes
Comment calculer la longueur d'onde ?
Utilise λ = v/f ou λ = v × T. Un son de 440 Hz dans l'air à 340 m/s a une longueur d'onde λ = 340/440 ≈ 0,77 m.
Quelle est la différence entre une onde transversale et une onde longitudinale ?
Dans une onde transversale, le milieu se déforme perpendiculairement à la propagation, comme une corde secouée. Dans une onde longitudinale, il se déforme dans la direction de propagation, comme le son dans l'air.
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