Peut-on montrer la lumière ici comme une onde transversale ?

Non : ici seulement des ondes mécaniques dans un milieu. La lumière est une onde électromagnétique transversale et n’a pas besoin de milieu ; les « particules » à l’écran sont des points du milieu, non les champs E et B.

Pourquoi les particules reviennent-elles à leur place ? L’onde ne les entraîne-t-elle pas vers l’avant ?

Les particules oscillent autour de l’équilibre. L’onde transporte de l’énergie, pas de la matière. Comme la ola dans un stade : les spectateurs se lèvent et se rassoient, mais ne courent pas le long des gradins.

Quelle onde réelle est à la fois transversale et longitudinale ?

L’onde de surface sur l’eau : les particules décrivent une ellipse, avec une composante transversale et une composante longitudinale. Ici, pour la clarté, les deux types purs sont séparés.

La fréquence et la longueur d’onde changent-elles la vitesse dans ce modèle ?

Pour un milieu donné, la vitesse est constante et fixée par les propriétés du milieu. Fréquence et longueur d’onde sont liées : v = fλ. Il n’y a pas ici de dispersion (dépendance de v en f).

Ondes transversales et longitudinales

Une même sinusoïde progressive : oscillations transversales, perpendiculaires à la propagation, et longitudinales — le long de celle-ci, avec compressions et raréfactions.

À propos du modèle

Les ondes transversales et longitudinales se distinguent par la direction d’oscillation des particules par rapport à la propagation. Dans une onde transversale (corde), le déplacement est perpendiculaire à la marche : y(x,t) = A sin(kx − ωt). Dans une onde longitudinale (son dans l’air), les particules oscillent le long de la direction de l’onde et forment des compressions et des raréfactions. Sur deux panneaux, la même sinusoïde : en haut — mouvement transversal ; en bas — longitudinal, avec des « ressorts » entre les points. La vitesse est liée à la fréquence et à la longueur d’onde : v = fλ. Simplifications : points discrets, pas d’amortissement, ni de dispersion, ni de champ tridimensionnel. L’énergie part vers l’avant ; la matière du milieu, en moyenne, reste sur place.

Public : Terminale et L1 : ondes mécaniques, types d’oscillations, v = fλ.

Notions clés

onde transversale
onde longitudinale
amplitude
longueur d’onde
fréquence
compression
raréfaction

Comment ça marche

Sur deux panneaux, la même onde progressive sinusoïdale. En haut, les particules oscillent de haut en bas autour d’une abscisse x fixe (transversale). En bas, le déplacement le long de la propagation comprime et étire les intervalles entre particules (longitudinale). Fréquence, longueur d’onde et amplitude sont communes ; vitesse de phase v = fλ.

Formules

Transversale : y(x,t) = A sin(kx − ωt), k = 2π/λ

Longitudinale : u(x,t) = A sin(kx − ωt), x′ = x + u

Questions fréquentes

Peut-on montrer la lumière ici comme une onde transversale ?: Non : ici seulement des ondes mécaniques dans un milieu. La lumière est une onde électromagnétique transversale et n’a pas besoin de milieu ; les « particules » à l’écran sont des points du milieu, non les champs E et B.
Pourquoi les particules reviennent-elles à leur place ? L’onde ne les entraîne-t-elle pas vers l’avant ?: Les particules oscillent autour de l’équilibre. L’onde transporte de l’énergie, pas de la matière. Comme la ola dans un stade : les spectateurs se lèvent et se rassoient, mais ne courent pas le long des gradins.
Quelle onde réelle est à la fois transversale et longitudinale ?: L’onde de surface sur l’eau : les particules décrivent une ellipse, avec une composante transversale et une composante longitudinale. Ici, pour la clarté, les deux types purs sont séparés.
La fréquence et la longueur d’onde changent-elles la vitesse dans ce modèle ?: Pour un milieu donné, la vitesse est constante et fixée par les propriétés du milieu. Fréquence et longueur d’onde sont liées : v = fλ. Il n’y a pas ici de dispersion (dépendance de v en f).

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