Physique · Glossaire

Qu'est-ce que « Signal ; signal sinusoïdal » ?

Définition 5.1 Physique universitaire — 1re année · Chapitre 5 — Propagation d’un signal : ondes progressives et stationnaires

Un signal est une grandeur physique qui varie dans le temps et porte de l’information : la surpression acoustique sur un microphone, la tension aux bornes d’une antenne, le déplacement transversal d’un point d’une corde. Le signal sinusoïdal

s(t)=Acos(ωt+φ)s(t) = A\cos(\omega t + \varphi)

a pour amplitude A>0A > 0, pulsation ω\omega (rad/s\mathrm{rad}/\mathrm{s}), fréquence f=ω/2πf = \omega/2\pi, période T=1/fT = 1/f et phase à l’origine φ\varphi ; ωt+φ\omega t + \varphi est sa phase à l’instant tt.

Exemples

Exemple 5.14 (Deux haut-parleurs)

Deux haut-parleurs distants de 2.0m2.0\,\mathrm{m} émettent en phase le même son à 850Hz850\,\mathrm{Hz} (λ=0.40m\lambda = 0.40\,\mathrm{m}). Sur la médiatrice, δ=0\delta = 0 : fort partout. Le long du segment qui les joint, δ\delta varie de 2λ2\lambda par longueur d’onde de déplacement, si bien que les zones calmes (δ=±λ/2,±3λ/2,\delta = \pm\lambda/2, \pm 3\lambda/2, \dots) se suivent tous les λ/2=20cm\lambda/2 = 20\,\mathrm{cm} — une onde stationnaire, objet de la section suivante. Inversez les fils d’un haut-parleur pour qu’il émette en opposition de phase, et le fort et le calme échangent leurs places.

Exemple 5.15 (Trous d’Young)

Deux trous d’aiguille S1S_1 et S2S_2, distants de aa, éclairés par une même source monochromatique (de sorte qu’ils émettent en phase), envoient la lumière sur un écran situé à la distance DaD \gg a. En un point de l’écran à la hauteur xx de l’axe, la différence de marche vaut

δ=S2MS1MaxD\delta = S_2M - S_1M \approx \frac{a\,x}{D}

(pour xDx \ll D : S1,2M=D2+(xa/2)2D+(xa/2)2/2DS_{1,2}M = \sqrt{D^2 + (x \mp a/2)^2} \approx D + (x \mp a/2)^2/2D, puis on soustrait). Les franges brillantes sont en x=nλD/ax = n\lambda D/a : l’interfrange vaut

i=λDa.i = \frac{\lambda D}{a} .

Avec a=0.50mma = 0.50\,\mathrm{mm}, D=2.0mD = 2.0\,\mathrm{m}, λ=633nm\lambda = 633\,\mathrm{nm} : i=2.5mmi = 2.5\,\mathrm{mm} — une règle mesure la longueur d’onde de la lumière. Dans un milieu d’indice nn, la différence à utiliser est celle des chemins optiques n×n \times longueur, puisque λ=λ0/n\lambda = \lambda_0/n.

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