Les ondes peuvent être classifiées selon la direction dans laquelle elles se propagent. Lorsqu’elles se propagent dans une seule dimension elle s’appellent des ondes unidimensionnelles (par exemple les ondes qui se propagent le long d’une corde ou les ondes sonores qui se propagent dans un tube contenant du gaz).
Les ondes qui se propagent dans un plan s’appellent des ondes bidimensionnelles comme celles de l’image ci-dessous et qui sont produites lorsque la surface de l’eau est perturbée par une goutte d’eau par exemple.
Les ondes sonores produites par un instrument de musique par exemple, sont des ondes tridimensionnelles car elles se propagent dans les trois dimensions de l’espace.
Afin de représenter la propagation des ondes multidimensionnelles on utilise le concept de front d’onde.
On appelle front d’onde la courbe qui unit à chaque instant tous les points qui se trouvent dans le même état de perturbation ou, et c’est la même chose, qui ont la même phase.
Dans le cas d’une onde unidimensionnelle, le front d’onde est un point unique; pour les ondes bidimensionnelles comme celles de l’image ci-dessus, le front d’onde est circulaire. Le front d’onde d’une onde sonore qui se propage dans un milieu homogène et isotrope est une sphère qui est centrée à la source d’émission, c’est pour cette raison que ces ondes sont appelées des ondes sphériques.
La distance entre deux fronts d’onde consécutifs est la longueur d’onde λ de l’onde. Les rayons (représentés en rouge dans la figure ci-dessous) sont les flèches perpendiculaires aux fronts d’onde qui indiquent la direction et le sens de propagation de l’onde.
Onde plane
À une grande distance de la source, un élément de superficie d’un front d’onde sphérique peut être considéré comme étant un plan; dans ce cas les ondes sont appelées des ondes planes et les rayons sont parallèles entre eux et perpendiculaires aux fronts d’ondes:
Mathématiquement une onde plane est décrite en utilisant la même fonction que pour les ondes sinusoïdales transversale progressive:
Où A est l’amplitude de l’onde, ω sa fréquence angulaire et k est le nombre d’onde.
Vous pouvez consulter la page intensité d’une onde sonore pour en savoir plus sur les grandeurs qui décrivent l’énergie transportée par une onde.
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