fréquence

fréquence, en physique, nombre de fois qu'un phénomène périodique se produit en une seconde. La fréquence est une grandeur essentielle dans de nombreux domaines scientifiques, notamment en mécanique et en physique ondulatoire.

La fréquence est exprimée en hertz (Hz) ; une fréquence de 1 Hz correspond à 1 cycle, ou oscillation, par seconde. L'unité est ainsi nommée en référence au physicien allemand Heinrich Hertz, qui détermina les propriétés des ondes électromagnétiques. Les kilohertz (kHz), ou milliers de cycles par seconde, les mégahertz (MHz), ou millions de cycles par seconde, et les gigahertz (GHz), ou milliards de cycles par seconde, sont employés pour évaluer certains phénomènes de haute fréquence, comme les ondes radio.

Les fréquences des corps oscillants peuvent couvrir une vaste gamme de valeurs. Les secousses sismiques (voir séisme) peuvent avoir une fréquence inférieure à 1 Hz. Par contre, les oscillations électromagnétiques des rayons gamma peuvent avoir des fréquences de 10²⁰ Hz ou plus. Dans presque toutes les formes de vibration mécanique, il existe une relation entre la fréquence et les dimensions du corps en vibration. Ainsi, la fréquence d'oscillation d'un pendule est en partie déterminée par sa longueur. De même, la fréquence de vibration d'une corde d'instrument de musique est en partie déterminée par la longueur de la corde. Dans ces deux exemples, la fréquence de vibration est d'autant plus importante que la longueur du corps est petite.

Dans tous les types de mouvement ondulatoire, la vitesse de l'onde, sa fréquence et sa longueur d'onde sont en corrélation. La longueur d'onde (distance entre deux crêtes d'onde consécutives) est inversement proportionnelle à la fréquence et proportionnelle à la vitesse de l'onde. Cette relation s'exprime par l'équation V = λg, où V est la vitesse, g la fréquence et λ la longueur d'onde.

Les différents types de rayonnement électromagnétique peuvent être caractérisés par leur longueur d'onde λ ou par leur fréquence g. Ainsi, les ondes électromagnétiques de fréquence élevée, comme la lumière et les rayons X, sont généralement définies par leur longueur d'onde exprimée en nanomètres (1 nm = 1 milliardième de mètre ou 10^-9 m). Pour toute onde, λ et g sont reliées par : g = £ , c étant la vitesse de la lumière dans le vide (c = 3.10⁸ m/s). Une onde électromagnétique de longueur d'onde 1 nm a une fréquence proche de 3.10¹⁷ Hz.