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......@@ -292,7 +292,7 @@ RÉSUMÉ
------------------------------------------>
#### Qu'est-ce qu'une onde plane progressive sinusoïdale ?
#### Qu'est-ce qu'une Onde Plane Progressive Harmonique (OPPH) ?
C'est une onde qui se propage telle que sa direction
et son sens de propagation sont donnés par un vecteur unitaitre
......@@ -312,7 +312,7 @@ et son sens de propagation sont donnés par un vecteur unitaitre
#### Comment décrire mathématiquement une onde plane progressive sinusoïdale ?
#### Comment décrire mathématiquement une onde plane progressive harmonique ?
* Les termes *sinusoïdale*, *harmonique*, et *monochromatique* sont **équivalents**.
......@@ -328,7 +328,7 @@ et son sens de propagation sont donnés par un vecteur unitaitre
*$`\boldsymbol{\mathbf{sin (\varphi) = cos (\varphi + \pi/2)}}`$*.
* $`\Longrightarrow`$ Les écritures d'une onde plane progressive sinusoïdale avec une fonction sinus ou une fonction cosinus sont équivalentes.
* $`\Longrightarrow`$ Les écritures d'une OPPH avec une fonction sinus ou une fonction cosinus sont équivalentes.
<br>
**$`\mathbf{U(x,t)=A\cdot cos\,(\omega t - \vec{k}\cdot\vec{r} + \varphi)}`$**
$`\quad = A\cdot cos \Big(\omega t - \vec{k}\cdot\vec{r} + \underbrace{ \varphi + \dfrac{\pi}{2}}_{\color{blue}{=\;\varphi'}} - \dfrac{\pi}{2}\Big)`$
......@@ -377,7 +377,7 @@ $`\forall \alpha \in \mathbb{R}\;,\,`$ **$`\large{exp{\,\alpha} = cos \,\alpha +
<br>
#### L'onde plane progressive sinusoïdale est-elle physiquement réaliste ?
#### L'onde plane progressive harmonique est-elle physiquement réaliste ?
* Une onde progressive sinusoïdale $`U(\vec{r},t) = U_0\cdot \cos(\omega t - \vec{k}\cdot\vec{r} + \varphi)`$ :
* existe de tout temps : $`t\in ]-\infty ; +\infty[`$
......@@ -495,8 +495,12 @@ $`\forall \alpha \in \mathbb{R}\;,\,`$ **$`\large{exp{\,\alpha} = cos \,\alpha +
#### Qu'est-ce que le phénomène d'interférence ?
Le phénomène d'interférence est le fait que lorsque des ondes se superposent dans l'espace et le temps,
l'amplitude de l'onde resultante n'est pas la somme des amplitudes des ondes en présence.
![interférences entre deux ondes sphériques d'égale amplitiudes et déphasées de pi,
et propagation des zéros](2_sources_circulaires_dephasees_pi_v2_L1000.gif)
......@@ -560,16 +564,15 @@ Le modèle mathémait
#### Interférences produites par la superposition de deux ondes harmoniques synchrones
#### Interférences produites par la superposition de deux OPPH synchrones ou cohérentes.
##### 1 - Les ondes sont unidimensionnelles, de même amplitude, se propagent dans la même direction
##### Que donne la superposition de deux OPPH synchrones ou cohérentes, se propageant dans la même direction?
<br>
* Les deux ondes harmoniques sont :
* synchrones
* Les deux OPPH sont :
* synchrones ou cohérentes (en optique)
* d'amplitudes égales
* et se propagent vers les $`x`$ croissants.
<br>
......@@ -579,16 +582,16 @@ Le modèle mathémait
**Calcul de l'onde résultante** *en notation réelle*
* En notation réelle, les deux ondes harmoniques s'écrivent :
* En notation réelle, les deux OPPH s'écrivent :
<br>
**$`\boldsymbol{\mathbf{U_1(x,t) = A\cdot cos(kx - \omega t + \varphi_1)}}`$**
**$`\boldsymbol{\mathbf{U_2(x,t) = A\cdot cos(kx - \omega t + \varphi_2)}}`$**
**$`\boldsymbol{\mathbf{U_1(x,t) = A\cdot cos(\omega t - kx + \varphi_1)}}`$**
**$`\boldsymbol{\mathbf{U_2(x,t) = A\cdot cos(\omega t - kx + \varphi_2)}}`$**
* Calcul de l'onde résultante :
<br>
$`\color{brown}{\mathbf{U(x,t)}}\; = U_1(x,t) + U_2(x,t)`$
$`\begin{align} \quad &=A\;\big[\,cos(\underbrace{kx - \omega t}_{\color{blue}{\text{ posons }\\ kx - \omega t \,=\, \alpha}} + \varphi_1) + cos(\underbrace{kx - \omega t}_{\color{blue}{=\; \alpha}} + \varphi_1)\,\big]
$`\begin{align} \quad &=A\;\big[\,cos(\underbrace{\omega t - kx}_{\color{blue}{\text{ posons }\\ \omega t - kx \,=\, \alpha}} + \varphi_1) + cos(\underbrace{\omega t - kx}_{\color{blue}{=\; \alpha}} + \varphi_1)\,\big]
&\\
&=A\;\big[\,cos\Big(\alpha + \dfrac{\varphi_1+\varphi_1}{2} + \dfrac{\varphi_2-\varphi_2}{2}\Big) \\
&\quad\quad\quad\quad + \,cos\Big(\alpha + \dfrac{\varphi_2+\varphi_2}{2} + \dfrac{\varphi_1-\varphi_1}{2}\Big)\,\Big]\\
......@@ -605,7 +608,7 @@ $`\begin{align} \quad &=A\;\big[\,cos(\underbrace{kx - \omega t}_{\color{blue}{\
&=2\,A\cdot cos(\alpha ')\,cos\Big(\dfrac{\varphi_1-\varphi_2}{2}\Big)
\end{align}`$
<br>
$`\quad\boldsymbol{\mathbf{=\color{brown}{2\,A\cdot cos\Big(\dfrac{\varphi_1-\varphi_2}{2}\Big) \cdot cos\Big(}\color{blue}{\underbrace{\color{brown}{kx - \omega t + \dfrac{\varphi_1+\varphi_2}{2}}}_{\text{pulsation }\omega\text{ inchangée}}}\color{brown}{\Big)}}}`$
$`\quad\boldsymbol{\mathbf{=\color{brown}{2\,A\cdot cos\Big(\dfrac{\varphi_1-\varphi_2}{2}\Big) \cdot cos\Big(}\color{blue}{\underbrace{\color{brown}{\omega t - kx + \dfrac{\varphi_1+\varphi_2}{2}}}_{\text{pulsation }\omega\text{ inchangée}}}\color{brown}{\Big)}}}`$
-----------------------------------------
......@@ -635,31 +638,31 @@ $`\quad\boldsymbol{\mathbf{=\color{brown}{2\,A\cdot cos\Big(\dfrac{\varphi_1-\va
* Une **onde harmonique réelle $`U_1`$** s'écrit comme la *partie réelle de l'onde harmonique complexe $`\underline{U_1}`$*.
<br>
$`\begin{align} U_1&(x,t) = A\cdot cos(kx - \omega t + \varphi_1)\\
$`\begin{align} U_1&(x,t) = A\cdot cos(\omega t - kx + \varphi_1)\\
&\\
&= \mathscr{Re}\big[A\cdot \big(cos(kx - \omega t + \varphi_1)\\
&\quad\quad\quad\quad + i\;sin(kx - \omega t + \varphi_1)\big)\big]\\
&= \mathscr{Re}\big[A\cdot \big(cos(\omega t - kx + \varphi_1)\\
&\quad\quad\quad\quad + i\;sin(\omega t - kx + \varphi_1)\big)\big]\\
&\\
&= \mathscr{Re}\big[A\cdot e^{\,i\;(kx - \omega t + \varphi_1)} \big]\\
&= \mathscr{Re}\big[A\cdot e^{\,i\;(\omega t - kx + \varphi_1)} \big]\\
&\\
&= \mathscr{Re}\big[\underline{U_1}(x,t)\big] \end{align}`$
* Le deux ondes harmoniques qui interfèrent, d'écriture réelle :
<br>
$`U_1(x,t) = A_1\cdot cos(kx - \omega t + \varphi_1)`$.
$`U_2(x,t) = A_2\cdot cos(kx - \omega t + \varphi_2)`$
$`U_1(x,t) = A_1\cdot cos(\omega t - kx + \varphi_1)`$.
$`U_2(x,t) = A_2\cdot cos(\omega t - kx + \varphi_2)`$
<br>
s'écrivent en notation complexe :
<br>
**$`\boldsymbol{\mathbf{\underline{U_1}(x,t) = A_1\cdot e^{\,i\;(kx - \omega t + \varphi_1)}}}`$**
**$`\boldsymbol{\mathbf{\underline{U_2}(x,t) = A_2\cdot e^{\,i\;(kx - \omega t + \varphi_2)}}}`$**
**$`\boldsymbol{\mathbf{\underline{U_1}(x,t) = A_1\cdot e^{\,i\;(\omega t - kx + \varphi_1)}}}`$**
**$`\boldsymbol{\mathbf{\underline{U_2}(x,t) = A_2\cdot e^{\,i\;(\omega t - kx + \varphi_2)}}}`$**
<br>
soit encore :
<br>
$`\begin{align}\underline{U_1}(x,t) &= \underline{A_1}\cdot e^{\,i\;(kx - \omega t)}\\
$`\begin{align}\underline{U_1}(x,t) &= \underline{A_1}\cdot e^{\,i\;(\omega t - kx)}\\
&\quad\quad\text{avec }\underline{A_1} = A_1\,e^{\,i\;\varphi_1}\end{align}`$.
<br>
$`\begin{align}\underline{U_2}(x,t) &= \underline{A_2}\cdot e^{\,i\;(kx - \omega t)}\\
$`\begin{align}\underline{U_2}(x,t) &= \underline{A_2}\cdot e^{\,i\;(\omega t - kx)}\\
&\quad\quad\text{avec }\underline{A_2} = A_2\,e^{\,i\;\varphi_2}\end{align}`$.
<br>
ou $`\underline{A_2}`$ et $`\underline{A_2}`$ sont les amplitudes complexes des deux ondes.
......@@ -668,9 +671,9 @@ $`\quad\boldsymbol{\mathbf{=\color{brown}{2\,A\cdot cos\Big(\dfrac{\varphi_1-\va
<br>
**$`\mathbf{\underline{U}(x,t)}`$**$`\; = \underline{U_1}(x,t) + \underline{U_2}(x,t)`$
<br>
$`\quad =A\;\big[ \,e^{\,i\;(kx - \omega t+ \varphi_1)} + e^{\,i\;(kx - \omega t+ \varphi_2)}\,\big]`$
$`\quad =A\;\big[ \,e^{\,i\;(\omega t - kx + \varphi_1)} + e^{\,i\;(\omega t - kx + \varphi_2)}\,\big]`$
<br>
$`\color{blue}{\scriptsize{\quad\text{Posons }kx - \omega t \,=\, \alpha}}`$
$`\color{blue}{\scriptsize{\quad\text{Posons }\omega t - kx \,=\, \alpha}}`$
<br>
$`\quad =A\;\big[\,e^{\,i\;(\alpha + \varphi_1)} + e^{\,i\;(\alpha + \varphi_2)} \,\big]`$
<br>
......@@ -715,7 +718,7 @@ $`\quad\boldsymbol{\mathbf{=\color{brown}{2\,A\cdot cos\Big(\dfrac{\varphi_1-\va
<br>
$`\quad =2\,A\;c\Big(\dfrac{\varphi_1-\varphi_2}{2}\Big)\,c\Big(\alpha + \dfrac{\varphi_1+\varphi_2}{2}\Big)`$
<br>
**$`\boldsymbol{\mathbf{\quad =2\,A\;cos\Big(\dfrac{\varphi_1-\varphi_2}{2}\Big)\,cos\Big(kx - \omega t + \dfrac{\varphi_1+\varphi_2}{2}\Big)}}`$**
**$`\boldsymbol{\mathbf{\quad =2\,A\;cos\Big(\dfrac{\varphi_1-\varphi_2}{2}\Big)\,cos\Big(\omega t - kx + \dfrac{\varphi_1+\varphi_2}{2}\Big)}}`$**
<br>
Bien sûr nous obtrenons le même résultat qu'avec le calcul en notation réelle.
......
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