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![](titre-ondes_L1200.jpg) ![](titre-ondes_L1200.jpg)
* Le **concept d'onde** est, avec le concept de corpuscule, l'*un des deux concepts*
complémentaires et intuitifs que nous avons développés pour *interpréter les phénomènes naturels*.
* A ce niveau colline, le concept d'onde est introduit à partir des
***ondes mécaniques, plus intuitives** et qui permettent de mieux
**s'approprier les phénomènes ondulatoires**. Suivent une description des
*ondes électromagnétiques*, et une introduction très succincte aux
*ondes gravitationnelles* prédites par la relativité générale et aux
*fonctions d'onde de la mécanique quantique*.
* Les **phénomènes d'interférence et de diffraction** sont communs à tous ces types
d'ondes et sont propres aux seules ondes. Leur observation permet d'attribuer une
nature ondulatoire à l'origine de ces phénomènes.
!! *Pour aller plus loin : dualité onde-corpuscule*
!! Une interrogation plus fine de la Nature au moyen d'expérimentations dont
!! la plus simple est l'expérience des fentes d'Young, montre que *les entités fondamentales*
!! (telles que photons, électrons, atomes, ...)
!! *se comportent à la fois comme des ondes et des particules* selon la manière dont
!! elles sont observées. Ce fait appelé *dualité onde-corpuscule* est à la
!! *base de la mécanique quantique* qui au début du XX<sup>ème</sup> siècle est l'une
!! des deux théories physique, avec la *relativité d'Einstein*, qui ont
!! *révolutionnées notre compréhension de la Nature*.
!! *Pour aller plus loin : l'équation d'onde*
!! La modélisation de très nombreux phénomènes naturels à l'aide de lois physiques
!! exprimées avec l'outil mathématique du calcul infinitésimal conduit à un type particulier
!! d'équations dont les solutions décrivent des phénomènes ondulatoires. Cet aspect
!! sera introduit aux niveaux contreforts et montagne lorsque le calcul infinitésimal
!! (calcul intégral et différentiel) sera maitrisé.
<br><br>
![](sous-titre-ondes-mecaniques_L1200.jpg) ![](sous-titre-ondes-mecaniques_L1200.jpg)
#### Qu'est-ce qu'une onde mécanique ? #### Qu'est-ce qu'une onde mécanique ?
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d'une perturbation* dans un *milieu matériel*. d'une perturbation* dans un *milieu matériel*.
#### Pourquoi se limiter d'abord aux ondes mécaniques ?
* Des **phénomènes observés dans ondes mécaniques**, comme la diffraction et les interférences,
sont **communs à tout type d'ondes** et **propres aux ondes**, y compris celles
qui sont moins intuitives comme les ondes électromagnétiques, gravitationnelles, ou de probabilité.
* Les *ondes électromagnétiques* se propagent dans le vide, sans milieu matériel.
* Les *ondes gravitationnelles* sont des perturbations de l'espace-temps lui-même.
* Les *ondes de probabilité* décrivent la propagation de la probabilité de présence
d'une particule, matériel comme l'électron ou non matériel comme le photon, dans un état donné.
* Dans un premier temps,
les **ondes mécanique, plus intuitives**, permettent de *mieux s'approprier les phénomènes ondulatoires*
(diffraction, interférences).
Puis,
**L'observation de ces phénomènes** permet d'*identifier la nature ondulatoire* de l'origine de ces phénomènes.
#### Que transporte une onde mécanique ? #### Que transporte une onde mécanique ?
* Une *onde transporte* de l'**énergie** et de la **quantité de mouvement** sur * Une *onde transporte* de l'**énergie** et de la **quantité de mouvement** sur
...@@ -214,7 +229,91 @@ Jusqu'à quel niveau de détail aller à ce niveau 2? ...@@ -214,7 +229,91 @@ Jusqu'à quel niveau de détail aller à ce niveau 2?
![](sous-titre-ondes-electromagnetiques_L1200.jpg) ![](sous-titre-ondes-electromagnetiques_L1200.jpg)
à faire
#### Qu'est-ce qu'une onde électromagnétique ?
* Les **ondes électromagnétique** sont la propagation d'un
*champ électrique couplé à un champ magnétique* par les *équations de Maxwell*.
! *Note :*
! Les équations de Maxwell ont permis d'unifier les phénomènes électriques et les
! phénomènes magnétiques précédemment étudiés dans des domaines scientifiques différents.
! Elles ont permis aussi de joindre à cette unification les phénomènes lumineux,
! révélant ainsi que la lumière visible est un tout petit domaine de l'ensemble
! infiniment plus vaste des ondes électromagnétiques. Hormis la gravitation,
! l'ensemble des phénomènes et technologies ne relevant pas d'effets quantique ou
! d'effets relativistes, relèvent de l'électromagnétisme de Maxwell.
* L'**onde électromagnétique** *se propage dans le vide à une vitesse constante*,
identique pour tous les observateurs, quelques soient leurs états de mouvement les
uns par rapport aux autres.
!! <detail markdown = 1>
!! <summary>*Pour aller plus loin : * Du vide comme milieu de propagation, à la révolution de nos concepts d'espace, de temps, de matière et d'énergie.</summary>
!!
!! Qu'une onde, perçue intuitivement comme la perturbation d'un milieu matériel qui se propage,
!! puisse se propager dans le vide est très perturbant. Les physiciens de la fin du
!! XIX<sup>ème</sup> ont cherché à mettre en évidence l'existence d'un tel milieu de propagation
!! appelé *éther*. Celui-ci remplissant tout l'espace, il devait être possible de mesurer le
!! mouvement de la Terre par rapport à l'éther, prouvant ainsi l'existence de ce dernier.
!!
!! L'expérience de Michelson-Morley est l'expérience historique qui interrogea la Nature à ce sujet.
!! Les résultats de cette expérience, reproduite maintes
!! fois avec des précisions améliorées, indique qu'aucun mouvement propre de la Terre par
!! rapport à un éther ne peut être mis en évidence, et que la vitesse de la lumière est une
!! constante fondamentale de la nature.
!!
!! Que la vitesse de propagation d'une même onde mesurée par différents observateurs en
!! mouvements les uns par rapport aux autres est en conflit avec les transformations de Galilée
!! et la loi de transformation des vitesse entre deux observateurs en mouvement
!! de translation rectiligne l'un par rapport à l'autre, base de la mécanique classique.
!! De fait, les ondes électromagnétiques contiennent dans leur description mathématique
!! au niveau montagne, la théorie de la relativité d'Einstein qui a révolutionnée notre conception
!! de l'espace-temps d'une part, et de la matière-énergie d'autre part (relativité restreinte), puis
!! de l'espace-temps-matière-énergie (relativité générale).</detail>
##### Qu'est-ce que la polarisation d'une onde électromagnétique ?
* La sensibilité d'un *corpuscule* à un champ électrique $`\vec{E}`$ est quantifiée par sa
*charge électrique* traditionnellement notée *$`q`$*. <br>
Plongée dans ce champ électrique, le corpuscule subit une **force* $`\vec{F}_E`$ qui pointe
en direction et sens de $`\vec{E}`$* telle que $`\vec{F}_E=q\;\vec{E}`$.
<br>
Si ce corpuscule, relativement à un observateur, est *animé d'une vitesse $`\vec{v}`$*,
plongé dans un champ magnétique $`\vec{B}`$, il subit une
**force $`\vec{F}_B`$ perpendiculaire à la fois à $`\vec{v}`$ et à $`\vec{B}`$**,
orientée de telle façon que si $`\vec{v}`$ est indiqué par le pouce de la main droite,
$`\vec{B}`$ par l'index, alors $`\vec{F}_B`$ pointe en direction du majeur.
proportionnelle à sa charge $`q`$ et sa vitesse $`\vec{v}`$. Cette force est <br>
<br>
Indispensables pour déterminer la direction des forces $`\vec{F}_E`$ et $`\vec{F}_B`$,
l'**onde électromagnétique** est, en chaque point de l'espace et à chaque instant,
constitué d'un **couple de vecteur $`(\,\vec{E}\,,\,\vec{B})`$**. Dans le vide, ce
couple de vecteur **se propage à la vitesse $`c`$** dans une direction que tu peux
indiquer par un vecteur $`\vec{n}`$.
<br>
La configuration des vecteurs $`(\,\vec{E}\,,\,\vec{B})`$ et $`\vec{n}`$ n'est pas
quelconque dans une onde électromagnétique. Les équations de Maxwell imposent deux
conditions :
1. si $`\vec{E}`$ est indiqué par le pouce de la main droite, $`\vec{B}`$ par l'index,
alors $`\vec{n}`$ pointe en direction du majeur.
2. Les normes des vecteurs $`\vec{E}`$ et $`\vec{B}`$ sont proportionnelles.
<br>
Ces deux conditions admettent plusieurs ...
![](linear-electromag-wave-n3_L1200.gif)
![](elliptic-wave-electromag-wave-n3_L1200.gif)
##### Sommes-nous sensibles à l'état de polarisation ?
##### A quoi sert la mapitrise de la polarisation ?
<br><br> <br><br>
...@@ -330,9 +429,7 @@ technique ou i,tervient polarisation (ciné 3D) ...@@ -330,9 +429,7 @@ technique ou i,tervient polarisation (ciné 3D)
figures en attente figures en attente
![](linear-electromag-wave-n3_L1200.gif)
![](elliptic-wave-electromag-wave-n3_L1200.gif)
......
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