Onde (physique)

“ D’autre part, la radiation présente dans l’éther seul, à grande distance de sa source, peut se décomposer en ondes planes perpendiculaires à la direction suivant laquelle elles se propagent avec la vitesse de la lumière , et composées de deux champs électrique et magnétique transversaux, dont les directions perpendiculaires entre elles sont contenues dans le plan de l’onde ; ces deux champs représentent toujours des énergies égales par unité de volume du milieu ”

“ On sait que les ondulations éthérées se réfractent d’autant plus qu’elles sont plus courtes. Dans la partie obscure il n’y a que des ondes purement calorifiques qui vont en se raccourcissant à mesure qu’on approche davantage de la limite rouge. Lorsqu’on pénètre dans la partie lumineuse, le raccourcissement des ondes continue encore du rouge au violet : mais n’oublions pas que dans la théorie de l’identité, chaque couleur simple provient d’une onde qui produit en même temps et par le même mode de vibration, de la chaleur et de la lumière. ”

“ Quant au système des ondes, les interférences s’en déduisent si naturellement, qu’il y a quelque raison d’être étonné que les expérimentateurs les aient signalées les premiers. Pour s’en convaincre, il suffit de remarquer qu’une onde, en se propageant à travers un fluide élastique, communique aux molécules dont il se compose un mouvement oscillatoire en vertu duquel elles se déplacent successivement dans deux sens contraires ”

“ Or, si nous continuons par la pensée à parcourir dans le sens des longueurs d’onde croissantes la gamme des radiations ondulatoires de l’éther, nous trouvons des ondes dont les longueurs s’étagent entre quelques millimètres et des millions de mètres : ce sont les ondes hertziennes.
Les ondes hertziennes se propagent avec la même vitesse que les lumineuses (300 000 kilomètres à la seconde) ; elles se réfléchissent, se rétractent, se diffusent comme elles. ”

“ Voyez ce qui se passe quand un corps tombe dans une masse d’eau tranquille : un cercle se dessine à la surface, puis donne naissance à un autre plus grand qui l’enveloppe ; en même temps la première onde s’étend comme si elle cherchait à gagner la seconde ”

“ Si nous imprimons un ébranlement à un point de la surface d’une masse liquide, nous donnons naissance à une onde dont nous suivons des yeux la propagation en tout sens, à partir du centre d’ébranlement. Cette onde a une vitesse de propagation qui lui est propre, et qu’il ne faut pas confondre avec les vitesses de chacune des particules fluides qui successivement s’élèvent et s’abaissent un peu, au-dessus et au-dessous du plan de niveau qui les contient dans l’état de repos. ”

“ Si plusieurs points de la surface, éloignés les uns des autres, deviennent en même temps des centres de mouvements ondulatoires, nous verrons plusieurs systèmes d’ondes se rencontrer, se croiser sans se confondre. Tout cela nous autorise bien à concevoir l’idée de l’onde, comme celle d’un objet d’observation et d’étude, qui a sa manière d’être, ses lois, ses caractères ou attributs, tels que celui d’une vitesse de propagation mesurable. ”

“ Rien dans ce que nous savons des solides réels ne s’oppose à ce que toute action, toute onde doivent s’y propager moins vite que la lumière ; les ondes élastiques, dans les solides les plus rigides, se propagent en réalité avec une vitesse beaucoup inférieure. L’important est que nous devons rejeter la conception même du solide parfait, d’un corps qui pourrait être mis en mouvement simultanément en tous ses points. ”

“ Distance parcourue par le son pendant une vibration du corps qui le produit. Les ondes sonores sont simples ou complètes, selon qu’elles sont produites par une vibration simple ou double. L’onde est plane quand elle se produit dans un tuyau où sa largeur se trouve limitée par le diamètre du tube, elle est superficielle et circulaire à la surface de l’eau ; elle est sphérique dans l’atmosphère. ”

“ Comme les ronds dans l’eau, les ondes lumineuses sont formées par des sommets suivis de creux, dont l’ensemble a la forme sinusoïdale d’un long serpent en mouvement, avec cette différence que, d’un sommet à la base du creux suivant, la distance qu’on appelle la longueur d’onde est quelque peu plus petite dans le cas des ondes lumineuses. ”

“ Déjà depuis quelques années je désirais vivement connaître exactement la vitesse avec laquelle est entraînée une onde lumineuse, qui se propage dans un milieu doué d’un mouvement de translation. Dans mes études ayant pour objet l’influence des mouvements de la terre sur les phénomènes fondamentaux de l’optique dont se sert l’astronomie [1] , j’avais admis avec fresnel que cette vitesse est donnée par la formule où est la vitesse du milieu, son indice de réfraction absolu. ”

“ Ainsi, ce nombre infini d’ondes qui naissent en même instant de tous les points d’une étoile fixe, grande peut-être comme le Soleil, ne sont sensiblement qu’une seule onde, laquelle peut bien avoir assez de force pour faire impression sur nos yeux. Outre que de chaque point lumineux, il peut venir plusieurs milliers d’ondes dans le moindre temps imaginable, par la fréquente percussion des corpuscules qui frappent l’éther en ces points, ce qui contribue encore à rendre leur action plus sensible. ”

“ Que les ondes sonores soient de nature mécanique et que les rayons calorifiques soient identiques aux rayons lumineux, ce sont là deux idées incorporées maintenant d’une façon durable à la science. Si l’on se contente aujourd’hui d’en dire un mot dans l’enseignement de la physique, on ne doit pas oublier cependant qu’elles n’ont pas toujours été considérées comme allant de soi. ”

“ L’énergie contenue dans les grandes ondes du début se répartira peu à peu entre des ondes de plus en plus courtes et de plus en plus faibles, surtout par suite du choc de l’eau contre les rives et contre d’autres corps solides. ”

“ Ces ondes semblent soumises aux lois générales des mouvements ondulatoires; des appareils spéciaux permettent de les étudier; 2° La vitesse de transport d'une onde est proportionnelle à la force élastique du tube; elle varie en raison inverse de la densité du liquide employé; elle diminue graduellement pendant le parcours de l'onde; elle croît avec la rapidité d'impulsion du liquide ; 3° L'amplitude de l'onde est proportionnelle a la quantité de liquide qui pénètre dans le tube et à la brusquerie de sa pénétration; elle diminue peu a peu pendant le parcours de l'onde ”

“ Dans une direction donnée, le cheminement s’accomplit aussi dans les mêmes conditions de rapidité ; l’onde progresse d’un mouvement uniforme : la vitesse de propagation de la vibration, dans le milieu, est constante et caractéristique de celui-ci. Au contraire, l’amplitude de vibration des particules d’eau va en diminuant quand l’onde s’éloigne : la hauteur de son soulèvement, la profondeur de sa dépression, s’atténuent ; et à mesure que ses cercles s’étendent, elle-même tend à s’évanouir. ”

“ Les ondes produites seront en» core spliériques, mais sur les rayons incli» nés par rapport à la direction principale » du mouvement, les vitesses propres des « molécules fluides seront insensibles rela» tivement à celles qui auront lieu dans cette » direction, et sur les rayons qui en sont » très rapprochés, et l'affaiblissement du » mouvement en s'écartant de sa direction » principale sera d'autant plus rapide que » la vitesse de propagation sera plus con» sidérable. ( Voyez annales de chimie et de physique, 1823.) ”

“ La diversité des phénomènes, suivant la nature des corps, dans l'un et dans l'autre cas, résulte, non d'une différence dans les lois ou dans les principes de la propagation de l'onde, mais uniquement d'une différence de rapport entre la vitesse de l'onde lumineuse et celle de l'onde électrique, et l'étendue des mouvements vibratoires compatibles avec l'élasticité si variable des substances matérielles. ”

“ Newton a sans doute pris l’idée des ondes de vibration qui s’étendent au loin dans la masse d’un fluide, à la suite d’une percussion comprimante ; 1o. dans les ondes concentriques qui naissent à la surface de l’eau par la chûte d’un corps qui trouble le repos de sa masse ; 2o. dans la manière et la célérité avec lesquelles la matière du son propage ses ébranlemens, lorsque le choc d’un corps l’a mise dans ce cas. En effet, voilà jusqu’à présent les deux seuls faits qui sont parvenus à notre connoissance, relativement aux ondes de vibration qui peuvent avoir lieu dans un fluide. ”

“ En effet, si l'onde qui parvient à pousser un corps, n'est pas suivie immédiatement par d'autres ondes, elle aura le temps en se retirant de glisser sur une partie de la périphérie du corps, avec tendance de le faire pivoter sur l'axe d'une certaine quantité. ”

“ Dans la théorie ondulatoire de la lumière, toutefois, nous supposerons simplement que la résistance à la compression d& l'éther luminifère et la vitesse de propagation d'une onde de condensation sont infinies. ”

“ Les ondes matérielles ne donnent certainement pas aussi facilement prise à notre intuition que les ondes électromagnétiques ou acoustiques et c’est là une des raisons qui contribuent à rendre difficile la compréhension de la mécanique ondulatoire. Les ondes matérielles ne se propagent pas, en effet, dans l’espace ordinaire mais dans l’espace de configuration et leur période vibratoire dépend du système physique auquel elles appartiennent. L’énergie du système sera d’autant plus grande et la fréquence vibratoire d’autant plus élevée que le système choisi sera plus étendu. ”

“ On le représente ainsi, à chaque instant de son parcours, par une surface de l'onde vibratoire, composée, dans un cas relativement simple, par la combinaison d'un ellipsoïde et d'une sphère : surface, suivant les plans tangents de laquelle se font les vibrations moléculaires, dont l'amplitude amène l'intensité lumineuse, en même temps que cette onde se déplace avec une vitesse variable, qui caractérise la couleur. Direction du rayon, intensité et couleur, ce sont là, pour nos sens, les éléments les plus manifestes d'un phénomène lumineux. ”

“ Nous parlerons d’ailleurs rarement de cette onde.
27. Si nous considérons une onde plane ordinaire se propageant parallèlement à et ayant ses vibrations dans le plan d’onde, elle sera représentée par les équations
et étant des fonctions de et de si nous considérons seulement un point particulier de l’espace, et seront des constantes.
Comme ce sont des imaginaires, nous écrirons :
ou
en représentant selon l’usage les modules de et de par la notation et par conséquent :
s’appellera la phase de la première composante, la phase de la seconde. ”

“ Mais, en supposant que les ondes se meuvent dans la périlymphe avec la même vitesse que dans l'eau à 37 degrés C. et avec une intensité suffisante, celles dont la durée dépassera - 3/29 de seconde auront seules le temps d'atteindre la portion terminal e du limaçon. Toute onde de moindre durée finira moins avant dans les rampes. Cependant les mouvements vibratoires qui en dériveront pourront encore, s'ils ont lieu comme les précédents et avec assez d'intensité, s'équilibrer au bout du limaçon. ”

“ Dès qu’une onde est brisée, sa propagation s’effectue donc suivant des lois spéciales ; la lumière qu’elle répand sur un écran quelconque n’est plus uniforme, elle doit se composer de stries lumineuses et obscures régulièrement placées. Si le corps opaque intercepteur n’est pas très-large, les ondes obliques qui viennent se croiser dans son ombre, donnent lieu aussi par leurs actions réciproques à des stries analogues mais différemment distribuées. ”

“ En développant les seconds termes des équations (IV) , on obtient alors
ce sont les équations de la double réfraction rapportées à des axes quelconques.
SURFACE D’ONDE. — PROPAGATION RECTILIGNE DE LA LUMIÈRE. 180. Surface d’onde. — Si nous supposons l’éther primitivement au repos et qu’à l’origine des temps on ébranle les molécules contenues dans une sphère de rayon très petit, les molécules en mouvement au bout de l’unité de temps appartiendront à une certaine surface qu’on appelle surface d’onde. ”

“ L'onde paraît courir sur la surface de l'eau, mais il n'en est rien ; elle n'est pas susceptible d'un transport sensible dans le sens de son mouvement apparent. Elle ne subit que
des mouvements dans le sens vertical et c'est la succession de ces mouvements qui sont plus rapides que la pensée, qui donne l'apparence de la marche à l'onde qui a disparu et formé une onde nouvelle au moment où nous croyons l'apercevoir encore. Ce qui prouve bien que l'onde ne court pas à la surface, c'est qu'elle n'est pas susceptible de transporter avec elle les flotteurs qu'elle rencontre ”

“ Quand on fait tomber sur une lame cristalline à faces parallèles un faisceau de lumière qui soit composé d'ondes planes parallèles à cette lame, et quand on observe ce que devient ce faisceau après la traversée de la lame, on dit qu'on observe cette lame en lumière parallèle. Nous savons que dans ces conditions, que le cristal .soit uniaxe ou biaxe, l'onde plane incidente se dédouble en deux ondes qui restent parallèles au plan de la lame et qui correspondent à deux vibrations rectilignes rectangulaires. ”

“ On pourra donc aussi traiter l’équation des ondes par les méthodes que l’on a déjà employées dans la Théorie de la propagation du son, et l’on expliquera par ces mêmes méthodes les phénomènes singuliers de la propagation uniforme des ondes, de son indépendance des ébranlements primitifs de l’eau, du mélange et de la réflexion des ondes, etc., ainsi que je l’ai fait autrefois à l’égard des ondes sonores dans les deux premiers tomes des Mémoires de l’Académie des Sciences de Turin [3] . ”