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Histoire de l’évolution de la science physique concernant des ondes sonores et des
ondes électromagnétiques
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INTRODUCTION
Une onde est une vibration qui se propage sans transport de matière. On peut distinguer les ondes
sonores qui ont besoin d’un milieu matériel pour se propager et les ondes électromagnétiques
comme la lumière qui se propagent dans tout milieu transparent et homogène ainsi que dans le
vide : c’est pourquoi, la lumière issue du soleil ou une onde radio relayée par un satellite nous
parvient du vide interplanétaire. Ainsi on nous demande de faire une recherche concernant
l’histoire de l’évolution de la science physique concernant les ondes sonores et des ondes
électromagnétiques. Et pour mieux apporter une meilleure explication a ce sujet nous allons
montrer les diverses conceptions des différents scientifiques tout au long de cette évolution.

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ondes électromagnétiques
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Depuis très longtemps, l’intérêt de l’homme se porte déjà sur les phénomènes sonores, les
premières recherches concernant les phénomènes sonores datent du VIe siècle avant l'ère
chrétienne, époque à laquelle l'école pythagoricienne se pencha sur le fonctionnement des cordes
vibrantes et construisit une échelle musicale. Par la suite, des réflexions et des observations
visant à découvrir la nature du phénomène sonore se sont déroulées sur plusieurs siècles et l’idée
est d’observer des ondes à la surface de l'eau.
Un important résultat expérimental fut découvert après, le mouvement de l'air, généré par un
corps dont la vibration est la source d'un son musical pur, est également vibratoire et de
même fréquence que le mouvement du corps lui-même. Les principaux rôles dans cette
découverte ont été joués par le P. Marin Mersenne
1. Proposition par Mesenne 1637 :
Dans son Harmonie universelle : la description de la première détermination absolue de la
fréquence d'un son pur audible est explicable si le rapport des fréquences oscillatoires de l'air
était aussi de 1/2. L'analogie avec les ondes à la surface de l'eau fut renforcée par l'idée selon
laquelle le mouvement de l'air associé à un son musical est oscillatoire, mais aussi qu’il se
propage à une vitesse finie. Cette analogie fut également étayée par la connaissance de l'aptitude
du son à contourner les obstacles, à diffuser dans toutes les directions à partir de la source, à
interférer avec lui-même.
A travers cela s'ajouter l'expérience de Robert Boyle (1660) sur le rayonnement sonore d'une
petite horloge enfermée dans une cloche de verre où il fit un vide partiel, expérience qui montra
la nécessité de la présence d'air pour la production et la transmission du bruit.
2. Découverte par Pierre Fermat (1601 -1665) :
C'est en 1657 que le mathématicien français énonce le premier principe fondamental de l'optique
dont nous donnons ici la forme initiale : La nature agit toujours par les voies les plus courtes
Pierre Fermat contestait vigoureusement les propositions initiales de Descartes qui servaient de
base à sa Dioptrique. Descartes supposait en effet que la vitesse de la lumière était plus faible
dans l'air que dans l'eau. Il qualifiait la démonstration de l'auteur en utilisant son principe et des
suppositions inverses. Fermat, qui ne disposait pas des facilités du calcul intégral parvenait
cependant démontrer mathématiquement les mêmes lois de la réfraction que Descartes.
L’énoncé du principe de Fermat est proposé sous une forme moins générale, mais plus
explicite : La lumière se propage d'un point à un autre sur une trajectoire telle que la durée
du parcours soit minimale ou plutôt stationnaire.
La notion de chemin optique en découle directement. On en déduit les lois de la réflexion, de la
réfraction et plus généralement celles de l'optique géométrique. Les calculs de chemins optiques
jouent un rôle fondamental dans l'interprétation des phénomènes de diffraction et d'interférence.

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Par la suite On attribue la découverte de la diffraction au père jésuite italien de Bologne
Francesco Grimaldi.
3. Francesco Grimaldi (1618-1663) :
Enfermé dans une chambre obscure il perçait de minuscules ouvertures dans un rideau noir
exposé au soleil. Il interposait sur le trajet du faisceau un écran percé d'un petit trou ou une fente,
un bord d'écran, des fils, des cheveux, de la toile, des plumes d'oiseaux. Chaque fois il observait
sur un écran placé derrière ces objets, des franges irisées en dehors du trajet géométrique normal.
Il suppose donc que le changement de trajectoire de la lumière lors de son passage à proximité
d'objets opaques, est la conséquence d'un phénomène nouveau qu'il appelle diffraction.
Grimaldi a probablement observé des interférences avec deux sources proches. Mais ses
descriptions ne sont pas suffisamment précises pour conclure.
4. Découverte de Christiaan Huygens (1629-1695) :
Il est celui qui a laissé une œuvre importante en mécanique, s’intéresse plus précisément dans
l'optique. Il supposait que la lumière se propageait sous la forme d'ondes sphériques, que chaque
point atteint par l'onde pouvait être transformé en une nouvelle source. Il raisonnait par analogie
avec la propagation des ondes à la surface de l'eau ou des ondes sonores dans l'air. Pour lui la
vibration lumineuse était longitudinale et avait besoin d'un milieu matériel pour se propager. Et il
l'appela cette découverte "l'éther. La construction géométrique du rayon réfracté d'Huygens est
encore en usage aujourd'hui.
5. Isaac Newton (1642-1727) :
Est celui qui continua l’œuvre de Christiaan Huygens, en observant également les phénomènes
de diffraction et les franges localisées des lames minces. En plus de ses observations
expérimentales très intéressantes il y développait une théorie corpusculaire de la lumière qui ne
fut abandonnée qu'un siècle plus tard.
Et c'est Thomas Young (1773-1829 qui a véritablement relancé la théorie ondulatoire. Il
s'intéressait à la diffraction, aux franges des lames minces et on peut considérer qu'il a découvert
les interférences en faisant passer la lumière issue d'une source ponctuelle à travers deux petits
trous voisins un peu comme Grimaldi l'avait fait en prenant comme source le soleil. Ces trous
devenaient deux sources cohérentes émettant des faisceaux divergents par diffraction. Sur un
écran éloigné, dans la zone de recouvrement des faisceaux, il observait des franges
d'interférences. Il exécuta des mesures, et sur la base d'un modèle ondulatoire qui sera exposé
plus loin et put évaluer la longueur d'onde de la lumière pour différentes couleurs comme le
rouge (0,7 microns) et le violet (0,42 microns). Par contre il ne donna pas une explication
convaincante des phénomènes de diffraction.
6. Théorie de Fresnel (1788-1827) :
Selon Augustin Fresnel polytechnicien et ingénieur des Ponts et Chaussées. Au lieu de faire
pénétrer la lumière solaire dans sa chambre noire par un petit trou, Fresnel utilise une petite

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goutte de miel insérée dans un trou percé dans une plaque métallique. La goutte fait fonction de
lentille et donne une minuscule image du soleil qui constitue sa source ponctuelle. Comme ses
prédécesseurs il interpose des écrans percés de trous, de fentes, des fils etc. Par contre l'écran sur
lequel il observe les figures d'interférences et de diffraction est un verre dépoli. Derrière l'écran,
il place une loupe montée sur un micromètre fabriqué par le forgeron du village. Il effectue ainsi
des mesures précises. Par la suite Fresnel imagina deux nouveaux dispositifs pour obtenir des
interférences : les miroirs et le bipartisme en s'intéressant plus à la polarisation de la lumière et
finit par découvrir que la nature de la lumière en réalité transversale.
7. Hippolyte Fizeau en 1849 :
Bien qu’Hippolyte ait effectué la même mesure, pour lui la véritable nature de la vibration
lumineuse restait inconnue. C'est en 1873 que le physicien James-Clerk Maxwell et Fizeau
(1831-1879) effectue une brillante synthèse sur le champ électrique et sur le champ magnétique.
Tous deux agissent sur les particules chargées. Les deux vecteurs représentatifs sont
perpendiculaires. Toute perturbation se propage à distance comme une onde dite
"électromagnétique" dont les vibrations sont transversales. La vitesse de propagation est
justement celle de la lumière. Le résultat final des travaux de Maxwel se résume à quatre
équations à partir desquelles on peut tout reconstruire.
Et dès 1888 le physicien allemand Heinrich Hertz (1857-1894) montre expérimentalement que
des circuits oscillants peuvent émettre des ondes électromagnétiques qui obéissent aux mêmes
lois que la lumière ; réflexion, réfraction, diffraction et interférences.
En 1890 Wiener parvient à enregistrer photographiquement des ondes stationnaires obtenues en
éclairant sous incidence normale avec un faisceau de lumière monochromatique parallèle.
L'amplitude de l'onde réfléchie est égale à celle de l'onde incidente, ce sont effectivement des
ondes stationnaires. Les résultats montrent qu'il existe une zone nodale au niveau de la surface
du miroir. C'est donc le champ électrique qui représentera, dans le vide ou dans l'air, la vibration
lumineuse.
8. Découverte par Albert Einstein (1879-1959) :
En 1905, il réintroduit un modèle corpusculaire. Le quantum d'énergie E = h*n est associé à un
corpuscule nommé photon. Il se déplace à la même vitesse que les ondes électromagnétiques, sa
masse et sa charge sont nulles. Les modèles ondulatoire et corpusculaire sont complémentaires.
Un train d'ondes électromagnétiques de fréquence n accompagne le photon.

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CONCLUSION :
L'histoire des découvertes en optique ondulatoire est passionnante et exemplaire en ce qui
concerne les étapes d'une vraie démarche scientifique.
Parallèlement, l'interprétation des spectres continus ou discontinus, tant en observer durant cette
émission, montre que l'énergie transportée par une radiation de fréquence n est un multiple entier
d'un "quantum d’énergie E = h*n où h est la constante de Planck (h = 6.62 10-34J.s).

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TABLES DE MATIERES
INTRODUCTION ........................................................................................................................ 1
1. PROPOSITION PAR MESENNE 1637 :.................................................................................................................2
2. DECOUVERTE PAR PIERRE FERMAT (1601 -1665) :.........................................................................................2
3. FRANCESCO GRIMALDI (1618-1663) : .............................................................................................................3
4. DECOUVERTE DE CHRISTIAAN HUYGENS (1629-1695) :..................................................................................3
5. ISAAC NEWTON (1642-1727) :..........................................................................................................................3
6. THEORIE DE FRESNEL (1788-1827) : ...............................................................................................................3
7. HIPPOLYTE FIZEAU EN 1849 :..........................................................................................................................4
8. DECOUVERTE PAR ALBERT EINSTEIN (1879-1959) : .......................................................................................4
CONCLUSION :........................................................................................................................... 5