FRéQUENCES pour ONDES

-fréquences pour une onde

Une fréquence -pour une onde- est la répétition (ou reproduction) de la vibration ou ondulatoire pendant l’unité de temps. C’est l’inverse de la période

Dimension de la fréquence  T-1    et unité le Hertz  (Hz) 

Le symbole est  ν pour les très hautes fréquences et f  pour les autres

On trouve parfois le terme ''fréquence temporelle'', ce qui est un pléonasme

 

f = v / l   est la relation générale valable pour toutes les ondes où v(m/s) est la célérité et l(m) est la longueur d'onde

 

-fréquence fondamentale

Pour une oscillation (ou vibration) c'est la fréquence prise spontanément par le phénomène, s'il n'y a pas d'autre incidence de sollicitations extérieures ou complémentaires

ν = v / λ     où ν(Hz)= fréquence fondamentale, v(m/s)= vitesse de phase,

λ(m)= longueur d’onde

 

-fréquences harmoniques

Pour des ondes complexes, les fréquences harmoniques sont les fréquence multiples de la fondamentale

 

-gamme de fréquences des ondes électromagnétiques

ν = E / h     où ν(Hz)= fréquence du rayonnement portant une particule qui perd une énergie E(J) et h(J-s)= action de la particule (constante de Planck = 6,62606876.10-34 J-s)

Nota: h = E / ν   or h = m.v.λ donc comme v = c (vitesse de la lumière, pour une onde électromagnétique) λ est inversement proportionnelle à ν(la fréquence)

Pour un photon, plus ν est élevée, plus sa longueur d’onde est courte et plus il est énergétique

 

-valeurs des fréquences des ondes électromagnétiques(n) en Hertz, avec leurs

nom de famille (en gras), leurs longueurs d'onde (l) en m et leur énergie arrondie (E) en J.

Longueurs d’onde électromagnétiques (fréquence f = c / l)

--EBF (ELF en anglais) : (l= 108 à 7)-f= 3 à 30  E= 7.10-33 J

--SBF (SLF en anglais)(radio ss-marine) : (l=107 à 6)-f= 3.10 à 3.10²  E= 7.10-32 J

--UBF (ULF en anglais) : (l=106 à 5)-f= 3.10à 3.103 E= 10-31 J

--TBF (VLF en anglais) : (l=105 à 4)-f = 3.103 à 3.104  E= 10-30 J

--BF ou grandes ondes (LW en anglais) : (l=104 à 3)-f = 3.10à 3.10 E= 10-29 J

--MF ou petites ondes radio (MW en anglais): (l=103 à 2)-f= 3.10à 3.106  E= 10-28J

--HF ou ondes courtes radio (SW en anglais): (l=102 à 1)-f= 3.10à 3.107  E= 10-27J

--VHF ondes pour télévision,micro-ondes,maser (λ= 101 à 0 )-f = 3.107 à 8   E= 10-26

--UHF ou ultra courtes (m°-ondes,GPS,T.V): (l=100 à -1)-f= 3.10à 3.10 E= 10-25 J

--SHF(SUPRA H.F)(radar,satellites,laser) (l=10-1 à -2)-f= 3.10à 3.1010  E= 10-24 à 25 J

--EHF (laser) : (l=10-2 à -3)--f= 3.1010 à 3.1011 E= 10-24 à 23 J

--rayons T(TéraHertz)(l =10-3 à -4 m)-f= 3.1011  Energie= 10-22 J

--infrarouge lointain(l =10-5 m)-f= 3.1012  Energie= 10-21 J

--infrarouge proche: (l=10-6)-f= 3.1013  Energie= 10-20 J

--rouge moyen : (l~6,25.10-7)-f~ 4,8.1014  Energie= ~10-19 J

--orange moyen: (l~5,90.10-7)-f~5,1.1014  Energie~10-19 J

--jaune moyen: (l~5,80.10-7)-f~5,17.1014  Energie~10-19 J--

--vert  moyen: (l~5,30.10-7)-f~5,65.1014  Energie~10-19 J

--bleu moyen: (l~4,80.10-7)-f~6,25.1014  Energie~10-19 J

--indigo moyen: (l~4,40.10-7)-f~6,82.1014  Energie~10-19 J

--violet moyen: (l~4,10.10-7)-f~7,32.1014  Energie~10-19 J

--ultraviolet proche (NUV): (l= 3.10-7)-f~ 1015  Energie = 10-18 J

--ultraviolet lointain (l = 3.10-8 m)-f~ 1016  Energie = 10-17 J

--rayons X (l =3.10-9à 3.10-11 m)-f~ 1017 à 18  Energie = 10-15 J

--rayons g (< 10-12 m)-f>1019  Energie > 10-14 J

Les sources d'émissions cosmiques sont surtout le soleil, notre galaxie et les corps extragalactiques, toutes pouvant émettre dans n'importe quelle gamme des fréquences ci-dessus 

Si l’on accélère artificiellement les particules, les fréquences d’onde sont encore plus grandes (1020 à 1026 Hz)

 

Formules pour particules

-formulations usuelles

ν = v / λ ω θ = E / h

ν(Hz)= fréquence de l'onde porteuse de particules

ω(rad/s)= vitesse angulaire (dite aussi fréquence angulaire)

θ(rad)= angle de rotation (vaut 2p rad si l’on est en système d’unités S.I.+)

E(J)= énergie

h(J-s)= constante de Planck = 6,62606.10-34 J-s

 

-fréquence intrinsèque (ou Broglienne)

C’est, pour une particule de masse m, la notion :

n = m.c².θ/ h

h = Dirac h = 1,0545716.10-34 J-s/rad

m(kg)= masse

c(m/s)= constante d'Einstein

θ(rad)= angle de rotation de la particule (en général 2p radians)

 

AUTRES FREQUENCES

-une bande de fréquences  est une zone de fréquences d’émissions d’ondes (radio par exemple)

Idem pour bande de réception (zone de fréquence de réception) = gamme de fréquences comprises entre le mini et le maxi acceptés par l’antenne

-une bande passante (ou B.P.) pour un appareil électromécanique, est la plage de fréquences commençant à un minimum où le gain logarithmique de tension (γ*) doit être supérieur à un pourcentage arbitrairement défini de la valeur maxi dudit gain

-fréquence du courant alternatif en France(50)

-fréquences audibles par l'oreille

(2.101 à 4 Hz)

-fréquence des ondes des téléphones portables(109)

-fréquence de Larmor

Quand un champ d’induction magnétique extérieur est appliqué à une particule aimantée et si ses moments magnétique et angulaire sont parallèles, il y a précession de l’aimantation autour de l’axe du champ B.

La fréquence de cette précession est telle que

fLQ.BZ.m     ou  fL= 2g'.H’Ω

avecfL(Hz)= fréquence de précession (dite de Larmor)

Z= numéro atomique(dit aussi "nombre de charge")

m et Q= masse(kg) et charge(C) de la particule

B(T)= champ d’induction magnétique uniforme extérieur

Ω(sr)= angle solide (vaut 4p sr uniquement si le système d’unités a le stéradian comme unité)

H’(T-sr)= magnétisation

g'(C/kg)= rapport gyromagnétique de la particule (= rapport Q/ m )

Cas de l’électron: fL= e./2mé  e(C) est la charge élémentaire(1,602.10-19 C)

-fréquence d'un émetteur de télévision

f = n².l/ 2.lh.t

avec f(Hz)= fréquence nécessaire pour l'émetteur

= nombre de lignes (d'exploration)

ll(m)= largeur de l'écran de télévision

lh(m)= hauteur de l'écran

t(s)= temps mis par le cerveau pour confondre 2 images consécutives

Exemple usuel en France: la définition n(625 lignes)--le poste T.V(57 x 43 cm)--t(1/25 seconde, pour un cerveau moyen)--d'où f = (625)².57/ 2.(1/25).43 = 6,5.106Hz

Rappel: la DEFINITION (ou norme) d'un poste de télé. est la composante de la netteté de l'image, qui est elle-même fonction du nombre de lignes verticales où se situent l'ensemble des points de brillance sur l'écran.La vitesse avec laquelle chacun de ces points est atteint définit -à chaque passage- ladite brillance

-fréquence d'un rayonnement solaire

Formule permettant d'évaluer la fréquence d'un rayonnement issu du soleil en fonction de la zone solaire d'où elle est émise : ν = 9.(h*)1/2

avec n(Hz)= fréquence rayonnement et h*(part/m3)= densité volumique de particules (du plasma solaire de cette zone)

Exemple pour la chronosphère où la température est de l'ordre de 20.000 K et où h* vaut 1018 part/m>>> n  est très voisin de 1010 Hz

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