Résonance - Définition

Utilisations de la résonance

La résonance permet de trier certaines fréquences, mais ne produit pas d'énergie. Le résonateur accumule de l'énergie.

Le moteur deux temps

Le pot d'échappement d'un moteur à deux temps a une forme bien particulière, calculée pour créer un phénomène de résonance qui améliore les performances du moteur en diminuant la consommation et la pollution. Cette résonance réduit partiellement les gaz imbrûlés et augmente la compression dans le cylindre.

Les instruments de musique

Pour ce qui est des instruments à cordes frottées et à vent, la production du son consiste la plupart du temps en l'excitation d'un système oscillant (corde, colonne d'air) jusqu'à l'apparition d'un phénomène de résonance.

Les récepteurs radio

Chaque station émet une onde électromagnétique avec une fréquence bien déterminée. Pour la capter, le circuit RLC (résistance, inductance, capacité) est mis en vibration forcée, par l'intermédiaire de l'antenne qui capte toutes les ondes électromagnétiques arrivant jusqu'à elle. Pour écouter une seule station, on doit accorder la fréquence propre du circuit RLC avec la fréquence de l'émetteur désiré, en faisant varier la capacité d'un condensateur variable (opération effectuée en agissant sur le bouton de recherche des stations).

D'une façon générale, tous les systèmes de radiocommunications, qu'ils soient émetteur ou récepteur, utilisent des résonateurs pour « filtrer » les fréquences des signaux qu'ils traitent : circuit RLC, résonateurs à quartz, résonateurs céramique, etc...

L'imagerie par résonance magnétique

En 1946, les deux américains Félix Bloch et Edward Mills Purcell découvrent indépendamment le phénomène de Résonance Magnétique Nucléaire également appelé RMN (ce qui leur valut un prix Nobel de Physique). En plaçant un objet ou un tissu organique quelconque dans un champ magnétique, on peut connaître, grâce à un signal qu’émet cet objet, sa constitution.

En 1971, Raymond Damadian se rend compte que le signal émis par un tissu organique cancéreux est différent de celui qu’émet un tissu sain du même organe. Deux ans plus tard, Paul Lauterbur traduit le signal en images à deux dimensions. Apparaît alors l’imagerie par résonance magnétique proprement dite, créée à partir de séquences pondérées T1 et T2 émettant respectivement un signal noir ou blanc.

L’IRM subira encore quelques évolutions : le britannique Peter Mansfield applique la RMN des objets à structure interne complexe. Il deviendra, grâce à ses expériences poussées, l’un des pionniers de l’Imagerie par Résonance Magnétique dans des applications médicales. Par la suite, en 1971, Richard Ernst sera primé pour son travail Spectroscopie à haute résolution par l’IRM suivi du suisse Kurt Wüthrich en 2002 pour sa présentation Imagerie en 3D des macromolécules en solution.

L’IRM telle qu’on la connaît aujourd’hui après 60 ans d’histoire n’a pas fini son évolution et de nombreux progrès viendront encore. C’est grâce à une physique complexe et développée que l’IRM a su apporter aux sciences (en particulier en médecine) un nouveau moyen de progresser.

Fonctionnement simplifié de l'IRM

L'IRM utilise la résonance des protons d'un organisme pour fabriquer des images. Les protons des molécules d'eau réagissent de façon spécifique au champ magnétique ; le corps humain est composé en majorité d'eau. Placé dans un intense champ magnétique, on excite les protons des molécules d'eau à l'aide d'une émission électromagnétique (radio-fréquence) jusqu'à les mettre en résonance. Avec une antenne, on mesure l'énergie rendue par les protons lors de l'arrêt de l'excitation. Un puissant ordinateur analyse et interprète les informations captées par l'antenne, en créant une image en trois dimensions.