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Concept
Ripple tank
Résumé
In physics, a ripple tank is a shallow glass tank of water used to demonstrate the basic properties of waves. It is a specialized form of a wave tank. The ripple tank is usually illuminated from above, so that the light shines through the water. Some small ripple tanks fit onto the top of an overhead projector, i.e. they are illuminated from below. The ripples on the water show up as shadows on the screen underneath the tank. All the basic properties of waves, including reflection, refraction, interference and diffraction, can be demonstrated.
Ripples may be generated by a piece of wood that is suspended above the tank on elastic bands so that it is just touching the surface. Screwed to wood is a motor that has an off centre weight attached to the axle. As the axle rotates the motor wobbles, shaking the wood and generating ripples.
A number of wave properties can be demonstrated with a ripple tank. These include plane waves, reflection, refraction, interference and diffraction.
When the rippler is lowered so that it just touches the surface of the water, plane waves will be produced.
File:Simple ripple tank paddle.svg| Close-up of the rippler – the brown rectangle is an oscillating paddle
When the rippler is attached with a point spherical ball and lowered so that it just touches the surface of the water, circular waves will be produced.
By placing a metal bar in the tank and tapping the wooden bar a pulse of three or four ripples can be sent towards the metal bar. The ripples reflect from the bar. If the bar is placed at an angle to the wavefront the reflected waves can be seen to obey the law of reflection. The angle of incidence and angle of reflection will be the same.
If a concave parabolic obstacle is used, a plane wave pulse will converge on a point after reflection. This point is the focal point of the mirror. Circular waves can be produced by dropping a single drop of water into the ripple tank. If this is done at the focal point of the "mirror" plane waves will be reflected back.
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Onde
vignette|Propagation d'une onde. Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu. Elle se déplace avec une vitesse déterminée qui dépend des caractéristiques du milieu de propagation. vignette|Une vague s'écrasant sur le rivage. Il existe trois principaux types d'ondes : les ondes mécaniques se propagent à travers une matière physique dont la substance se déforme. Les forces de restauration inversent alors la déformation.
Réfraction
En physique des ondes, la réfraction désigne la courbe d'une onde (notamment optique, acoustique ou sismologique) à l'interface entre deux milieux aux vitesses de phase différentes sur le plan chimique ou physique (densité, impédance, température...) La réfraction se traduit par une modification de l'orientation : du front d'onde : c'est la ligne que décrit une vague dans l'eau (optique physique et sismologie) ; du rayon : c'est la direction de propagation de l'onde, perpendiculaire au front d'onde (optique géométrique).
Diffraction
thumb|Phénomène d'interférences dû à la diffraction d'une onde à travers deux ouvertures. La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle ou une ouverture ; le phénomène peut être interprété par la diffusion d’une onde par les points de l'objet. La diffraction se manifeste par des phénomènes d'interférence. La diffraction s’observe avec la lumière, mais de manière générale avec toutes les ondes : le son, les vagues, les ondes radio, Elle permet de mettre en évidence le caractère ondulatoire d'un phénomène et même de corps matériels tels que des électrons, neutrons, atomes froids.