Onde stationnaire


Onde stationnaire

Une onde stationnaire est le phénomène résultant de la propagation simultanée dans des directions différentes de plusieurs ondes de même fréquence, dans le même milieu physique, qui forme une figure dont certains éléments sont fixes dans le temps. Au lieu d'y voir une onde qui se propage, on constate une vibration stationnaire mais d'intensité différente, en chaque point observé. Les points fixes caractéristiques sont appelés des nœuds de pression.

Les points rouges marquent les nœuds ; les points d'amplitude maximale sont les ventres
L'onde stationnaire est la superposition de deux ondes progressives de sens de propagation opposés

Sommaire

Détails

Ondes stationnaires

Selon le point observé, les vibrations produites par les différentes ondes s'additionnent ou se compensent de manière partielle ou totale, ce qui provoque à des emplacements définis et fixes leur neutralisation mutuelle (lieux appelés « nœuds » : les vibrations disparaissent) ou leur addition (lieux appelés « ventres » : les vibrations sont amplifiées et maximales). La distance séparant un nœud du nœud le plus proche est égale a la distance de la corde divisée par le nombre de ventres. Une onde stationnaire s'établit sur une corde dans le cas où :

2L = nD

ou, autrement dit,

D = \frac{2L}{n}

avec L la longueur de la corde, D la longueur de l'onde s'établissant dans la corde et n le nombre de ventres.

Les fréquences pour lesquelles elles s'établissent s'appellent les modes harmoniques de vibration et dépendent de la corde et de la tension qui lui est appliquée et sont toutes multiples d'un entier et de la plus petite fréquence à laquelle la corde vibre. Soit : fn = nf0, avec fn la fréquence du mode harmonique de rang n, n le rang de l'harmonique (n \in \mathbb{N}) et f0 la fréquence du mode fondamental de vibration de la corde.

Exemples

Les ondes stationnaires peuvent affecter tous les phénomènes vibratoires : mécaniques, sonores, optiques, électromagnétiques, etc. Elles peuvent être mises en évidence de nombreuses façons : cordes vibrantes, tube de Kundt, interférences sonores ou lumineuses, etc.

Les milieux affectés par des ondes stationnaires peuvent être à une, deux ou trois dimensions ; voici quelques exemples :

Voir aussi

Liens externes

  • (en) Applet Java, avec la possibilité de modifier les fréquences des ondes à combiner

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