Une onde est une perturbation qui se propage d'un endroit à un autre en transportant de l'énergie, sans transporter de matière. Lorsqu'une onde se déplace, les particules du milieu vibrent, mais elles ne voyagent pas avec l'onde.

Les ondes sont présentes partout dans notre quotidien. Elles permettent de transmettre un son, de voir la lumière, de communiquer par radio ou téléphone portable et même de détecter des objets grâce au radar.

• Les ondes mécaniques ont besoin d'un milieu matériel pour se propager, comme l'air, l'eau ou un solide. Le son et les vagues en sont des exemples.
• Les ondes électromagnétiques n'ont pas besoin de matière et peuvent se propager dans le vide. La lumière, les ondes radio, les micro-ondes et les rayons X en font partie.
• La vitesse de propagation dépend du type d'onde et du milieu traversé.

Une onde est caractérisée par plusieurs propriétés. Son amplitude correspond à l'importance de la perturbation. Sa fréquence indique le nombre de vibrations par seconde et se mesure en hertz (Hz). Sa longueur d'onde représente la distance entre deux points identiques de l'onde.

Toutes les ondes ne se déplacent pas à la même vitesse. Le son se propage dans l'air à environ 340 m/s, tandis que la lumière se déplace dans le vide à près de 300 000 km/s.

Les ondes peuvent être réfléchies, comme un écho sur une montagne, réfractées lorsqu'elles changent de milieu, ou encore absorbées par certains matériaux.

L'étude des ondes est essentielle dans de nombreux domaines. Elle permet de comprendre le fonctionnement des télécommunications, de la médecine, de l'astronomie, des instruments de musique et de nombreuses technologies utilisées chaque jour.

La réfraction et les lentilles

La réfraction est le changement de direction de la lumière lorsqu'elle passe d'un milieu transparent à un autre, par exemple de l'air vers l'eau ou du verre vers l'air. Ce phénomène se produit parce que la vitesse de la lumière n'est pas la même dans tous les milieux.

Lorsque la lumière arrive sur la surface séparant deux milieux, une partie est généralement réfléchie et une autre est réfractée, c'est-à-dire qu'elle pénètre dans le nouveau milieu en changeant de direction.

• Si la lumière entre dans un milieu où elle se déplace plus lentement, le rayon se rapproche de la normale.
• Si elle entre dans un milieu où elle se déplace plus rapidement, le rayon s'éloigne de la normale.
• La réfraction explique pourquoi un bâton plongé dans l'eau semble cassé ou pourquoi le fond d'une piscine paraît moins profond qu'il ne l'est réellement.
• Les lois de la réfraction sont décrites par la loi de Snell-Descartes.

Les lentilles utilisent la réfraction pour dévier la lumière et former des images. Elles sont fabriquées en verre ou en plastique transparent et possèdent au moins une surface courbe.

• Une lentille convergente rapproche les rayons lumineux vers un même point appelé le foyer. Elle est utilisée dans les loupes, les microscopes, les appareils photo et l'œil humain.
• Une lentille divergente écarte les rayons lumineux. Elle est notamment utilisée pour corriger certains défauts de la vision, comme la myopie.

Les lentilles sont présentes dans de nombreux instruments optiques : lunettes, jumelles, télescopes, microscopes, objectifs photographiques et caméras. Elles permettent d'agrandir, de réduire ou de mettre au point les images selon leur forme et leur position.

La réfraction est également responsable de nombreux phénomènes naturels, comme les mirages, les arcs-en-ciel ou les déformations apparentes des objets observés à travers l'eau.