Si vous laissez tomber un caillou dans un étang d'eau calme, la surface de l'eau est perturbée. La perturbation ne reste pas confinée à un endroit mais se propage vers l'extérieur le long d'un cercle. Si vous continuez à laisser tomber des cailloux dans l'étang, vous voyez des cercles se déplacer rapidement vers l'extérieur à partir du point où la surface de l'eau est perturbée. Cela donne l'impression que l'eau se déplace vers l'extérieur à partir du point de perturbation. Si vous posez des morceaux de liège sur la surface perturbée, on voit que les morceaux de liège se déplacent de haut en bas mais ne s'éloignent pas du centre de la perturbation. Cela montre que la masse d'eau ne s'écoule pas vers l'extérieur avec les cercles, mais plutôt qu'une perturbation en mouvement est créée. De même, lorsque nous parlons, le son se déplace vers l'extérieur de nous, sans aucun flux d'air d'une partie du milieu à une autre. Les perturbations produites dans l'air sont beaucoup moins évidentes et seules nos oreilles ou un microphone peuvent les détecter. Ces modèles, qui se déplacent sans le transfert physique ou l'écoulement réel de la matière dans son ensemble, sont appelés ondes.
Les ondes transportent l'énergie et le schéma de perturbation contient des informations qui se propagent d'un point à un autre. Toutes nos communications dépendent essentiellement de la transmission de signaux par ondes. La parole signifie la production d'ondes sonores dans l'air et l'audition équivaut à leur détection. Souvent, la communication implique différents types de vagues. Par exemple, les ondes sonores peuvent d'abord être converties en un signal de courant électrique qui à son tour peut générer une onde électromagnétique qui peut être transmise par un câble optique ou via un satellite. La détection du signal d'origine impliquera généralement ces étapes dans l'ordre inverse.
Toutes les ondes n'ont pas besoin d'un milieu pour leur propagation. Par exemple, les ondes lumineuses peuvent traverser le vide. La lumière émise par les étoiles, qui sont à des centaines d'années-lumière, nous parvient à travers l'espace interstellaire qui est pratiquement un vide.
Quelques exemples d'ondes sont: les ondes océaniques, les ondes sonores, les ondes lumineuses, les tremblements de terre, les ondes TV et radio, les rayons X, les fibres optiques, les lasers, les micro-ondes dans les fours, etc.
1. Ondes mécaniques:
Le type d'ondes le plus courant, comme les vagues sur une corde, les vagues d'eau, les ondes sonores, les ondes sismiques, etc., sont les ondes dites mécaniques. Ces ondes nécessitent un milieu de propagation, elles ne peuvent pas se propager à travers le vide. Ils impliquent des oscillations des particules constituantes et dépendent des propriétés élastiques du milieu.
Les ondes mécaniques se présentent sous deux formes différentes: onde transversale et onde longitudinale.
Une onde transversale est une onde qui fait vibrer les particules sur lesquelles elles passent à angle droit par rapport à la direction dans laquelle les ondes se déplacent. Il déplace le milieu perpendiculairement au mouvement des vagues. Par exemple, imaginez un bateau qui monte et descend dans l'eau au passage d'une vague; une corde de guitare vibrante, etc.
Une onde longitudinale est une onde qui fait vibrer les particules sur lesquelles elles passent à vibrer parallèlement à la direction dans laquelle les ondes se déplacent. Il déplace le milieu parallèlement au mouvement des vagues. Par exemple, des vagues slinky que vous poussez et tirez, etc.
2. Ondes électromagnétiques:
Les ondes électromagnétiques sont un type d'onde différent. Les ondes électromagnétiques ne nécessitent pas nécessairement un milieu - elles peuvent traverser le vide. La lumière, les ondes radio, les rayons X sont toutes des ondes électromagnétiques. Dans le vide, toutes les ondes électromagnétiques ont la même vitesse.
3. Ondes de matière:
Le troisième type d'onde est ce qu'on appelle les ondes de matière. La matière est composée d'atomes et les atomes sont constitués de protons, de neutrons et d'électrons. La fonction d'onde d'une particule de matériau est souvent appelée onde de matière. Toute matière peut présenter un comportement ondulatoire. Par exemple, un faisceau d'électrons peut être diffracté comme un faisceau de lumière ou une onde d'eau. Elles sont conceptuellement plus abstraites que les ondes mécaniques ou électromagnétiques; ils ont déjà trouvé des applications dans plusieurs appareils de base à la technologie moderne; les ondes de matière associées aux électrons sont utilisées dans les microscopes électroniques.
