Rudiments d'acoustique/Interférences

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Soient deux sources sonores S₁ et S₂, qui émettent des ondes de même fréquence. Considérons un point M, situé à la distance r₁ de S₁ et à la distance r₂ de S₂.

Selon la différence entre r₁ et r₂ , les deux ondes sont plus ou moins déphasées au point M.

On dit qu’il y a interférence entre les deux ondes.

L’onde résultante est la somme de ces deux ondes. Si celles-ci sont en phase, on dit qu’il y a interférence constructive et la vibration est alors importante. Si celles-ci sont en opposition de phase, on dit qu’il y a interférence destructive et les ondes se neutralisent.

On montre que :

Les ondes sont en phase si la différence r₁ – r₂ est un multiple pair de la demi-longueur d’onde.

$r_{1}-r_{2}=2k.{\frac {\lambda }{2}}$

Les ondes sont en opposition de phase si la différence r₁ – r₂ est un multiple impair de la demi-longueur d’onde.

$r_{1}-r_{2}=(2k+1).{\frac {\lambda }{2}}$

Début de l'exemple

Exemple

On peut entendre des interférences en mettant dans une même pièce deux haut-parleurs alimentés par des signaux de même fréquence. En se promenant dans la pièce, on découvre des zones de fort ou de faible niveau sonore.

On peut entendre des interférences en écoutant un diapason. En déplaçant le diapason par rapport à notre oreille, on entendra celui-ci plus ou moins fort.

On peut aussi entendre des interférences en mettant un haut-parleur près d’un mur. Le son se réfléchit sur le mur et peut atténuer ou renforcer certaines fréquences du son direct.

Fin de l'exemple

Ondes stationnaires

Les ondes stationnaires se produisent lorsqu'une onde sinusoïdale est émise dans un milieu clos. Un son pur par exemple est émis d’un haut-parleur, traverse la pièce, se réfléchit sur le mur et revient. L’onde directe s’ajoute ainsi à l’onde réfléchie. Les points où l’onde directe est en phase avec l’onde réfléchie sont appelés « ventre de vibration ». Les points où l’onde directe est en opposition de phase avec l’onde réfléchie sont appelés « nœud de vibration ». Les nœuds et les ventres étant en des points fixes, l’onde paraît ne pas se propager. On dit qu’elle est stationnaire. Dans ce cas, il n’y a pas de propagation du front d’onde.

On peut modéliser ce phénomène en faisant vibrer une corde accrochée à un mur.

On obtient des ondes stationnaires lorsque la fréquence du son est égale à une fréquence de vibration « naturelle » du système (corde, salle…). Par exemple si la distance au mur est égale à un nombre entier de demi-longueurs d’onde. (voir dessin ci-dessus à droite). Les fréquences provoquant des ondes stationnaires sont appelées fréquences propres du système.

Ce principe est utilisé dans les instruments de musique pour produire des sons agréables ayant des fréquences précises.