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Difraction de la Lumiere

Publié le 05/10/2012

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Terminale S www.sciencesphysiques.info Modèle ondulatoire de la lumière I- Diffraction de la lumière 1. Rappels La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène. 2. Observation du phénomène de diffraction Lorsqu'une fente de petite largeur, ou un obstacle fin, est placé sur le trajet d'un faisceau lumineux monochromatique émis par un laser, on observe que le principe de propagation rectiligne de la lumière n'est plus respecté. On observe une figure de diffraction qui est composée de tâches lumineuses qui résultent d'une propagation non rectiligne de la lumière !!! D laser fente écran i L Figure de diffraction sur l'écran Remarques Les tâches de diffraction s'étalent perpendiculairement à la direction de la fente. La figure de diffraction est formée d'une tâche centrale de largeur L et de tâches périphériques dont les centres sont toujours séparés d'une même distance appelée interfrange et noté « i «. 3. Etude de la figure de diffraction Les mesures prises en TP montrent : D'une part, que la largeur de la tâche centrale est égale au double de l'interfrange L = 2×i D'autre part que l'interfrange est proportionnel à la distance fente-écran « D « et à l'inverse de la largeur de la fente « 1/a «. Chapitre n°2 : modèle ondulatoire de la lumière Page 1 / 5 Terminale S www.sciencesphysiques.info i i D 1/a On pourrait montrer en outre avec plusieurs lasers de longueurs d'ondes différentes que l'interfrange est aussi proportionnel à la longueur d'onde de la radiation utilisée. i= Nous avons donc : ?×D a d'où L= 2 ?×D a

« Terminale S www.sciencesphysiqu es.info Chapitre n°2 : modèle ondulatoire de la lumière Page 2 / 5 On pourrait montrer en outre avec plusieurs lasers de longueurs d’ondes différentes que l’interfrange est aussi proportionnel à la longueur d’onde de la radiation utilisée.

Nous avons donc : a D i´l = d’où a D 2 L´l =  Enfin, on appelle écart angulaire la demie-largeur angulaire de la tâche centrale.

L’expérience montre que : a l = q or D 2 L = q donc on retrouve l’expression a D 2 L´l = 4.

Modèle ondulatoire Le phénomène de diffraction étant une caractéristiq ue des mouvements ondulatoires, Christian Huygens définit en 1690 la lumière comme une onde p rogressive sinusoïdale de fréquence et de longueur d’onde données.

II - Propagation de la lumière 1.

Notion d’onde électromagnétique La lumière subit le phénomène de diffraction comme toutes les ondes mais peut pourtant se propager en l’absence de milieu matériel puisqu’ell e nous parvient depuis le Soleil… Ce n’est donc pas une onde mécanique.

Dans le cas d’ondes pouvant se propager sans milieu matériel, on parlera d’ondes électromagnétiques.

La lumière est donc une onde él ectromagnétique.

2.

Célérité de la lumière dans le vide Comme pour toute onde, la célérité de l’onde lumine use dépend du milieu de propagation.

Dans le vide, la célérité de la lumière est notée C et elle est proche de 3,0 × 10 8 m.s -1 : C = 299792458 m.s -1 Remarque Le vide est un milieu non-dispersif donc la célérit é de la lumière dans le vide ne dépend pas de sa longueur d’onde.

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