Interférences et diffraction en optique
Fiche de révision compacte sur les interférences et la diffraction en optique.
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Cohérence et différence de marche
Définition
Deux ondes interfèrent durablement si leur phase relative reste stable.
- Cohérence temporelle : phase stable dans le temps.
- Cohérence spatiale : phase corrélée entre points distincts.
Comparaison
Cohérence temporelle
- Dépend de la durée de stabilité de phase.
- Favorisée par une source quasi-monochromatique.
- Concerne l’évolution dans le temps.
Cohérence spatiale
- Dépend de l’étendue de la source.
- Favorisée par une source peu étendue.
- Concerne la corrélation dans l’espace.
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Interférences à deux ondes
Formule
L’intensité résulte de la superposition des champs et du terme d’interférence.
Franges de Young
Deux fentes cohérentes éclairent un écran. Que voit-on ?
- Les deux fentes jouent le rôle de sources cohérentes.
- La différence de marche varie selon la position sur l’écran.
- Les maxima correspondent à une interférence constructive.
On observe des franges rectilignes, régulièrement espacées, symétriques autour de l’axe central.
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Diffraction par une fente
Processus
- 1
Une onde traverse une ouverture de taille comparable à sa longueur d’onde.
- 2
L’onde s’étale angulairement après la fente.
- 3
Une tache centrale large et intense apparaît.
À retenir
Plus la fente est étroite, plus la diffraction est forte. La diffraction limite la résolution instrumentale.
4
Réseaux et pouvoir séparateur
Tableau
| Objet | Effet principal | Conséquence |
|---|---|---|
| Réseau | Maxima très fins | Sélection des longueurs d’onde |
| Dispersion | Séparation angulaire | Raies mieux espacées |
| Pouvoir séparateur | Distinguer deux raies proches | Résolution améliorée |
Diagramme
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Entraînement express
Vrai ou faux
- La cohérence temporelle concerne la stabilité de phase dans le temps.
- La diffraction est plus marquée quand la fente s’élargit.
- Le pouvoir séparateur mesure la distinction de deux raies proches.
Synthèse
- La cohérence conditionne la stabilité des franges observées.
- La différence de marche commande les interférences à deux ondes.