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Longueur d'onde

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Longueur d'onde d'une onde sinusoïdale.

En physique, longueur d'onde est la distance entre les unités répétitives d'une onde se propageant à une fréquence donnée. Il est communément désigné par la lettre grecque lambda (λ). La lumière, les vagues d'eau et les ondes sonores sont des exemples de phénomènes ondulatoires.

Les propriétés d'une onde varient en fonction du type d'onde. Par exemple, dans une onde sonore, la pression atmosphérique oscille, mais dans le cas de la lumière et d'autres formes de rayonnement électromagnétique, il y a une variation de la force des champs électriques et magnétiques.

La longueur d'onde (et la fréquence) de la lumière visible varie avec la couleur de la lumière. Par exemple, la longueur d'onde du rouge foncé est d'environ 700 nanomètres (nm), celle du violet d'environ 400 nm.1 Les longueurs d'onde des fréquences sonores audibles par l'oreille humaine (20 Hz-20 kHz) sont comprises entre environ 17 mètres (m) et 17 millimètres (mm). Ainsi, les longueurs d'onde des ondes sonores audibles sont beaucoup plus longues que celles de la lumière visible.

Relation avec la fréquence

La longueur d'onde d'une onde (ou phénomène semblable à une onde) est liée à la fréquence par la formule: longueur d'onde = vitesse / fréquence des ondes. Ainsi, la longueur d'onde d'une onde est inversement proportionnelle à la fréquence de l'onde. Les ondes avec des fréquences plus élevées ont des longueurs d'onde plus courtes; ceux avec des fréquences plus basses ont des longueurs d'onde plus longues, en supposant que la vitesse de l'onde est la même.

Dans les symboles, l'équation de la longueur d'onde peut s'écrire:

λ représente la longueur d'onde, v est la vitesse de propagation de l'onde, et F est sa fréquence.

Dans le cas d'un rayonnement électromagnétique, comme la lumière, dans le vide, la vitesse de l'onde est la vitesse de la lumière, 299 792 458 mètres par seconde (m / s) ou environ 3 × 108 Mme. Pour les ondes sonores dans l'air, il s'agit de la vitesse du son, 345 m / s (1238 km / h) dans l'air à température ambiante et pression atmosphérique. Habituellement, les unités SI sont utilisées, où la longueur d'onde est exprimée en mètres, la fréquence en Hertz (Hz) et la vitesse de propagation en m / s.

Par exemple, la longueur d'onde d'une onde électromagnétique (radio) de 100 MHz est d'environ: λ = 3×108 m / s divisé par 100 × 106 Hz = 3 mètres. Les ingénieurs en électronique utilisent souvent une formule de raccourci: longueur d'onde λ en mètres = 300 mégamètres (Mm) / s divisé par la fréquence en MHz, pour éviter de compter les (nombreux) chiffres zéro dans les notations décimales ou scientifiques.

Il convient de noter que pour de nombreux phénomènes ondulatoires, la longueur d'onde n'est pas la distance parcourue par les particules au cours d'une période. Par exemple, dans l'acoustique et les vagues d'eau, les déplacements de particules pendant une période ne sont qu'une petite fraction de la longueur d'onde, à l'exception des conditions extrêmes comme les vagues déferlantes et les ondes de choc.

Il convient également de noter que la fréquence et la longueur d'onde peuvent changer indépendamment, mais uniquement lorsque la vitesse de l'onde change. Par exemple, lorsque la lumière pénètre dans un autre milieu, sa vitesse et sa longueur d'onde changent alors que sa fréquence ne change pas.

Dans des milieux sans vide

La vitesse de la lumière dans la plupart des milieux est inférieure à celle du vide, ce qui signifie que la même fréquence correspondra à une longueur d'onde plus courte dans le milieu que dans le vide. La longueur d'onde dans le milieu est

n est l'indice de réfraction du milieu. Les longueurs d'onde du rayonnement électromagnétique sont généralement citées en termes de longueur d'onde de vide, sauf indication spécifique comme «longueur d'onde dans le milieu». En acoustique, où un milieu est essentiel pour que les ondes existent, le terme longueur d'onde est toujours la longueur d'onde dans le milieu. Ensuite, l'indice de réfraction dépend des propriétés moyennes du milieu, par exemple la pression moyenne ou les changements dans la composition du matériau.

De Broglie longueur d'onde des particules

Louis de Broglie a postulé que toutes les particules ayant une impulsion ont une longueur d'onde

h est la constante de Planck, et p est l'élan de la particule. Cette hypothèse était à la base de la mécanique quantique. De nos jours, cette longueur d'onde est appelée longueur d'onde de Broglie. Par exemple, les électrons d'un écran CRT ont une longueur d'onde De Broglie d'environ 10-13 m.

Voir également

  • Amplitude
  • Spectre électromagnétique
  • La fréquence
  • Lumière
  • Du son
  • Vague

Remarques

  1. ↑ En termes de fréquence, la plage est de 430 à 750 térahertz (THz).

Les références

  • Français, A.P.1971. Vibrations et vagues. Le M.I.T. Série d'introduction à la physique. New York: Norton. ISBN 0393099245
  • Pain, H.J.2005. La physique des vibrations et des vagues. Chichester: John Wiley. ISBN 978-0470012963
  • Reitz, John R., Frederick J. Milford et Robert W. Christy. 1992. Fondements de la théorie électromagnétique. Reading, MA: Addison-Wesley Pub. Co. ISBN 0201526247
  • Serway, Raymond A. et John W. Jewett. 2004. Physique pour les scientifiques et les ingénieurs, 6 e éd. Belmont, Californie: Brooks / Cole. ISBN 0534408427
  • Tipler, Paul Allen et Gene Mosca. 2004. Physique pour les scientifiques et les ingénieurs, 5 e éd. New York: W.H. Homme libre. ISBN 0716743892
  • Wilson, Jerry D. et Anthony J. Buffa. 2003. Physique universitaire. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. ISBN 0130676446

Liens externes

Tous les liens ont été récupérés le 10 août 2013.

  • Ondes acoustiques ou ondes sonores dans l'air (longueur d'onde - conversion de fréquence.)
  • Bienvenue à Sounds Amazing (ressource pédagogique.)
  • Le spectre visible dans sRGB

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