Les ondes

27 février 2021

I - Qu'est-ce qu'une onde ?

⇨ Une onde est la propagation d'une perturbation. L'onde transporte de l'énergie mais ne transporte pas de matière.

Prenons l'exemple des vaguelettes formées à la surface d'une mare. Lorsqu'on y jette un caillou, au point d'impact, la surface de l'eau se déforme. On observe alors la propagation d'une onde. Les feuilles qui flottent à la surface ne sont pas emmenées par l'onde, elles se soulèvent au passage de l'onde mais restent en place. L'onde se propage sans transport de matière.

⇨ On distingue deux types d'onde : les ondes mécaniques et les ondes électromagnétique (OEM). Le milieu de propagation des ondes mécaniques doit être matériel ; c'est-à-dire contenir de la matière : atomes, molécules, ions. Les OEM peuvent se propagées dans le vide.

**Tab.** - *exemples d'ondes*.
Ondes mécaniques	Ondes électromagnétiques (OEM)
- onde sonore - onde sismique - onde de déformation - onde de choc	- la lumière - les ondes radio - les micro-ondes - les ultraviolets - les infrarouges - les rayons X - les rayons gamma

⇨ Selon la direction de la perturbation par rapport à la direction de la propagation, on distingue les ondes transversales des ondes longitudinales.

II - Les caractéristiques des ondes périodiques

⇨ Lorsqu'une qu'une perturbation se répète régulièrement dans le temps, les ondes qu'elle génère sont dites périodiques.

⇨ La période (notée T) est la plus petite durée au bout de laquelle la grandeur physique perturbée se retrouve dans le même état.

⇨ La fréquence (notée f) est le nombre de fois qu'une perturbation se reproduit en une seconde. La relation mathématique entre la période et la fréquence :

f =

1 T

⇨ La longueur d'onde (notée λ ; "lambda") est la distance parcourue par l'onde durant une période T. La relation mathématique entre la longueur d'onde et la période :

λ = c×T

où "c" est la célérité de l'onde.

⇨ La célérité d'une onde (ou vitesse de propagation) dépend du milieu matériel dans lequel l'onde se propage.

=> donner des valeurs

Attention la fréquence (ou la période) d'une onde ne dépend pas du milieu de propagation ; c'est une caractéristique de la source qui émet l'onde...

⇨ Parmi toutes les ondes périodiques imaginables, les ondes sinusoïdales occupent une place importante. En effet, le mathématicien Joseph Fourier a montrer que toute onde périodique peut être étudiée comme la somme de plusieurs ondes sinusoïdales : c'est la décomposition en série de Fourier.

Une onde sinusoïdale a pour expression mathématique :

a(t) = A×sin(ω×t+θ₀)

III - Les OEM et leurs applications

donner une figure du spectre OEM en longueur d'onde et en fréquence

Deuxième partie

IV - La transmission

⇨ Chaîne de transmission : émetteur - propagation - récepteur.

⇨ Modes de propagation : propagation libre (onde radio) / propagation guidée (fibre optique, câble blindé).

⇨ Lorsqu'elle rencontre un obstacle, une onde peut subir trois phénomènes : la réflexion / l'absorption / la transmission.

⇨ Principe de conservation de l'énergie : E_incidente = E_réfléchie + E_absorbée + E_transmise

V - Le codage de l'information

La transmission a pour objectif de transmettre un message émis par l'émetteur et reçu par le récepteur ! Ce message est constitué d'informations. Ces informations sont véhiculées par un signal (tension électrique, intensité d'un courant, etc.).

Pour des raisons pratiques (propagation, multiplicité des informations, sécurité, etc.), le signal à transmettre est mélangé à une onde porteuse puis codée (modulation). L'onde modulée occupe alors une bande ou canal.

Lorsque le signal est reçu, il doit être démodulé, c'est-à-dire séparé de son onde porteuse. => modulation d'un signal radio.