Diffraction et interférences
La diffraction et les interférences sont deux phénomènes fondamentaux qui montrent le caractère ondulatoire de la lumière. Ils permettent de relier les observations expérimentales à des grandeurs simples comme l’ouverture, la longueur
Diffraction
Idée clé
La diffraction est l’étalement d’une onde après une ouverture ou un obstacle.
- Elle apparaît si l’ouverture est du même ordre que la longueur d’onde.
- Plus l’ouverture est petite, plus l’étalement est marqué.
Ouverture et longueur d’onde
Ouverture grande
- Diffraction faible.
- Le front d’onde reste peu modifié.
Ouverture petite
- Diffraction forte.
- L’onde s’étale largement.
Mémo
Pense à une porte étroite : l’onde “s’éparpille” davantage quand l’ouverture diminue.
Interférences
Superposition
Les interférences sont dues à la superposition de deux ondes cohérentes.
- La cohérence rend le motif stable dans le temps.
- Deux ondes quelconques ne donnent pas des franges stables.
Constructif ou destructif
| Situation | Effet |
|---|---|
| Ondes en phase | Interférence constructive. |
| Ondes en opposition | Interférence destructive. |
| Phase intermédiaire | Intensité intermédiaire. |
À retenir
- Les interférences exigent des ondes cohérentes.
- Le motif dépend de la différence de marche.
Différence de marche et franges
Relation fondamentale
La différence de marche \Delta relie le trajet des ondes à l’apparition des franges.
Lecture des franges
Mini-réflexe
==Clair = k\lambda== ; sombre = (k + 1/2)\lambda.
Lecture expérimentale
Interpréter une figure
- 1
Repérer l’élargissement central en diffraction.
- 2
Observer l’alternance régulière des franges.
Cas simple
Une ouverture devient plus petite, puis on observe une figure plus étalée. Que conclure ?
- Une ouverture plus petite favorise la diffraction.
- L’étalement augmente quand l’ouverture se rapproche de la longueur d’onde.
- Le phénomène observé confirme le caractère ondulatoire de la lumière.
La figure est cohérente avec une diffraction plus marquée.
Entraînement
- Quand la diffraction devient-elle visible ?
- Quelle grandeur relie les franges claires à l’onde ?
Vocabulaire express
- Diffraction
- Étalement d’une onde après une ouverture ou un obstacle.
- Longueur d’onde
- Distance caractéristique liée à la propagation de l’onde.
- Différence de marche
- Écart de trajet entre deux ondes.
- Frange
- Zone claire ou sombre d’une figure d’interférences.
Bilan
- La diffraction dépend de l’ouverture et de la longueur d’onde.
- Les interférences viennent de la superposition d’ondes cohérentes.