Ondes, son et lumière : formules essentielles

Une onde périodique est décrite par sa période T, sa fréquence f = 1/T et sa longueur d’onde λ, reliées par v = λ × f. Le son se propage à environ 340 m/s dans l’air et a besoin d’un milieu, la lumière se propage dans le vide à 3,00 × 10⁸ m/s.

Mis à jour le 7 novembre 2026

Grandeurs d’une onde périodique

Grandeur	Symbole	Unité	Formule
période (durée d’un motif)	T	seconde (s)	T = 1 / f
fréquence (nombre de motifs par seconde)	f (ou ν)	hertz (Hz)	f = 1 / T
longueur d’onde (distance parcourue pendant T)	λ	mètre (m)	λ = v × T = v / f
vitesse de propagation (célérité)	v (c pour la lumière)	m/s	v = λ × f = d / t

Deux familles d’ondes

	Ondes mécaniques (son, vagues, séisme)	Ondes électromagnétiques (lumière, radio, rayons X)
milieu nécessaire	oui : pas de son dans le vide	non : se propagent dans le vide
vitesse typique	son : environ 340 m/s dans l’air (343 m/s à 20 °C), 1 480 m/s dans l’eau, 5 000 m/s dans l’acier	c = 3,00 × 10⁸ m/s dans le vide (299 792 458 m/s exactement)
nature	longitudinale (son) ou transversale (corde)	transversale

Le son

Domaine	Fréquences
infrasons	f < 20 Hz
sons audibles	20 Hz à 20 000 Hz
ultrasons	f > 20 kHz

Hauteur : liée à la fréquence (son aigu = fréquence élevée). Intensité : liée à l’amplitude. Timbre : forme du signal (harmoniques).
Niveau sonore L = 10 log(I / I₀) en décibels (dB), I₀ = 10⁻¹² W/m² ; doubler l’intensité ajoute 3 dB.
Écho et sonar : distance d = v × t / 2 (aller-retour).

La lumière

Domaine	Longueur d’onde dans le vide
ultraviolet	en dessous de 400 nm
visible	400 nm (violet) à 800 nm (rouge)
infrarouge	au-delà de 800 nm

Énergie d’un photon : E = h × ν = h c / λ, avec h = 6,63 × 10⁻³⁴ J·s.
Année-lumière : distance parcourue en un an, environ 9,46 × 10¹⁵ m.
Dans un milieu d’indice n, la vitesse devient v = c / n et la longueur d’onde λ / n ; la fréquence ne change pas.

Exemples

Situation	Calcul	Résultat
la 440 Hz dans l’air	λ = 340 / 440	≈ 0,77 m
éclair vu, tonnerre entendu 6 s après	d = 340 × 6	≈ 2 km
onde radio FM à 100 MHz	λ = 3,00 × 10⁸ / 10⁸	3 m
lumière rouge λ = 700 nm	f = 3,00 × 10⁸ / 7 × 10⁻⁷	≈ 4,3 × 10¹⁴ Hz

Erreurs fréquentes

Erreur : λ = v × f → Correct : λ = v / f = v × T.
Erreur : le son se propage dans le vide → Correct : une onde mécanique a besoin d’un milieu matériel.
Erreur : fréquence en Hz avec une période en millisecondes sans conversion → Correct : T en secondes (T = 2 ms = 0,002 s ⇒ f = 500 Hz).
Erreur : distance de l’écho d = v × t → Correct : diviser par 2, le son fait l’aller et le retour.
Erreur : la fréquence change quand la lumière entre dans l’eau → Correct : la fréquence est conservée ; vitesse et longueur d’onde diminuent.

À retenir

v = λ f et T = 1/f résument toute la description d’une onde périodique. Son : 340 m/s dans l’air, audible de 20 Hz à 20 kHz. Lumière : 3,00 × 10⁸ m/s dans le vide, visible de 400 à 800 nm.