Une photographie instantanée de l’espace permettra d’identifier les zones de compressions et de décompressions de l’air. Physiquement la compression est l’accumulation locale (d’un petit volume) des molécules d’air : la pression augmente. A l’inverse la décompression sera leur éloignement les unes des autres. Il s’agit donc de choques que l’on qualifie d’élastique entre les molécules. Ces choques (microscopiques) et donc la perturbation acoustique (macroscopique), se propage de proche en proche avec une certaine vitesse que l’on appelle la célérité \(c\) (en mètres par seconde \(m/s\)).
À un instant t, et compte tenu de la durée T d’un cycle, ce dernier se déploiera spatialement sur une certaine distance matérialisant ce que l’on appelle la longueur d’onde λ de cette variation (Figure suivante). Ainsi, il existe la relation : $$\lambda = c.T = c / F$$
\(c\), la vitesse de propagation est constante. Ainsi, plus la fréquence est élevée (son aigüe) plus la longueur d’onde est petite : quelques centimètres. Plus la fréquence est basse (son grave) plus la longueur d’onde est grande : quelques mètres.
Les ondes acoustiques, combinaisons complexes de fréquences F, et donc de longueurs d’ondes λ de dimensions variant de quelques centimètres à quelques mètres, seront sensibles aux dimensions des obstacles qu’elles pourront rencontrer lors de leur propagation. Ces propriétés spatiales caractériseront également le rayonnement des sources sonores à l’origine de ces ondes.
L’illustration ci-dessus met en évidence les dimensions spatiales d’un cycle de variation périodique. Elles peuvent aller de quelques mètres à quelques centimètres selon la fréquence. Notons qu’en lieu et place de la source (\(d=0\)) les contributions \(F_{1}\) et \(F_{2}\) ne sont pas nulles et n’ont pas la même valeur. Cette différence de valeur dite différence à l’origine (à la source) est appelée différence de phase. Autrement dit, il s’agit de la phase (noté \(\phi\) ou \(\varphi\)) ou plus précisément phase à l’origine (du temps et de l’espace).
En revenant à une approche locale (en fonction du temps uniquement), l’équation d’une variation sinusoïdale vu précédemment peut se réécrire et se généraliser pour une contribution \(i\) :
\(p_{i}(t)=A_{i}(t).sin(2\pi f_{i}\times t + \varphi_{i})\)
\(\varphi_{i}\) est la phase à l’origine de la contribution \(i\).
Et notre signal acoustique sera l’ensemble, la somme de toutes ces contributions : \(\sum p_{i}(t)\)