La lumière passe par une fente très fine… et s’étale : elle se comporte comme une onde.
www.ndolomath.comFiche de révision de Physique : « Diffraction et interférences lumineuses », proposée par ndolomath.comndolomath
Diffraction et interférences lumineuses
💡 Idée principale : la lumière est une onde. Elle diffracte à travers une petite ouverture et donne des interférences avec deux fentes (expérience de Young) : franges brillantes et sombres.
Étapes résumées
Diffraction : écart angulaire .
Elle est importante si l’ouverture a est de l’ordre de λ.
Fentes de Young : interfrange .
Ces phénomènes prouvent la nature ondulatoire de la lumière.
La diffraction
Formule
θdemi-écart angulaire en radλlongueur d’ondealargeur de la fente
Largeur de la tache centrale sur un écran à la distance D : .
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1. Plus la fente est fine…
… plus la tache centrale est large. Avec un laser rouge et un fil de cheveu, on peut mesurer le diamètre du cheveu.
2. Comprendre l’étalement
Quand une onde rencontre une ouverture de taille comparable à sa longueur d’onde, elle ne passe pas tout droit : elle s’étale. On l’observe facilement avec les vagues à l’entrée d’un port, et avec la lumière d’un laser à travers une fente fine. Ce phénomène prouve que la lumière a un comportement ondulatoire.
Les fentes de Young
3. Interfrange
idistance entre deux franges brillantesDdistance fentes-écranadistance entre les fentes
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Exemple guidé
Énoncé
Un laser de 633 nm éclaire deux fentes distantes de 0,5 mm. L’écran est à 2 m. Calcule l’interfrange.
Solution
.
Mesurer une longueur d’onde
Exercice type
Un laser éclaire une fente de largeur . Sur un écran à , la tache centrale mesure . Calcule .
Solution : et . , soit 630 nm (rouge).
Avec les fentes de Young
Énoncé
Deux fentes distantes de , écran à 1,5 m, . Interfrange ?
Solution
.
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À toi de jouer
1. Si a diminue, la tache centrale s’élargit-elle ?
2. λ = 500 nm, a = 0,1 mm : θ ?
3. Que prouvent les franges de Young ?
Réponses : oui · 5 × 10⁻³ rad · la nature ondulatoire de la lumière. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
Erreurs fréquentes
Convertis nm et mm en mètres.
Dans Young, a est l’écart entre les fentes, pas leur largeur.
θ est en radians.
Méthode
Écris la formule, convertis tout en mètres, calcule, puis vérifie l’ordre de grandeur (mm sur l’écran).
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