Similarités entre les ondes sonores et la lumière

Le son et la lumière partagent de nombreuses propriétés. Les premiers dispositifs d'enregistrement, tels que les enregistreurs optiques sur bande film, ont exploité ces similarités en convertissant les signaux audio en ondes lumineuses, en imprimant ces ondes sur des bandes film, puis en reconvertissant les ondes lumineuses du film en son lors de la lecture. Parmi les similarités entre la lumière et le son figurent le spectre, les ondes, la propagation et l'effet Doppler.

Spectres

La lumière et le son fonctionnent dans des spectres spécifiques en termes de perception humaine. Le son perceptible existe dans un spectre de fréquences spécifique, d'environ 20 cycles par seconde, appelés Hertz (Hz), à 20 kHz. 20 Hz représente les basses les plus graves, et 20 kHz les aigus les plus aigus. Les humains peuvent percevoir la lumière dans son spectre visible, qui va de 400 nm à 700 nm en longueur d'onde, où 400 nm est vu comme rouge et 700 nm comme violet.

Ondes

Le son et la lumière consistent tous deux en ondes et voyagent sous forme d'ondes. Ces ondes diffèrent par leur longueur et leur fréquence mais partagent les mêmes caractéristiques physiques. Chaque onde peut être une combinaison complexe d'ondes sinusoïdales simples, qui sont des ondes lisses et symétriques oscillant à une fréquence spécifique. Chaque onde présente des crêtes et des vallées, qui représentent la puissance de l'onde, et une fréquence, qui représente la couleur visible ou le ton sonore de l'onde.

Propagation des ondes

Les ondes sonores et lumineuses voyagent de manière similaire. Bien qu'elles diffèrent en ce que les ondes sonores voyagent dans la pression de l'air et que la lumière voyage indépendamment de l'air ou du vide, elles présentent des caractéristiques similaires lorsqu'elles rencontrent des objets. La lumière et le son peuvent tous deux être réfléchis ou absorbés par des objets tels que les murs, ce qui modifie les caractéristiques du son ou de la lumière visible. Les ondes lumineuses peuvent changer de couleur en rebondissant sur les objets (ce qui donne aux objets leur couleur visible), et le son peut changer de tonalité car différentes fréquences sont absorbées ou diffusées.

Effets Doppler

Les deux types d'ondes présentent l'effet Doppler. Lorsque la source sonore ou lumineuse change de distance par rapport à un observateur, les ondes seront perçues comme augmentant en fréquence à l'approche de la source et diminuant lorsqu'elle s'éloigne. Un exemple sonore est une sirène d'ambulance dont la hauteur semble monter alors qu'elle fonce vers un auditeur et baisser alors qu'elle s'éloigne. La lumière est également soumise au même phénomène, ce qui permet aux scientifiques de mesurer la vitesse d'étoiles et de planètes lointaines.