Modèle ondulatoire de la lumière : interférences et diffraction lumineuses

En 30 secondes

• La lumière peut être décrite par un modèle ondulatoire caractérisé par sa longueur d'onde.
• La diffraction de la lumière est observable quand la dimension de l'ouverture est du même ordre de grandeur que la longueur d'onde, ou plus petite ; elle change la direction de propagation, pas la longueur d'onde.
• Deux sources synchrones produisent des interférences : franges brillantes où les ondes arrivent en phase, franges sombres où elles arrivent en opposition de phase ; l'interfrange vaut le produit de la longueur d'onde par la distance à l'écran, divisé par l'écartement des fentes.

Ce que tu sauras faire

• Décrire le modèle ondulatoire de la lumière et le phénomène de diffraction lumineuse.
• Décrire le phénomène d'interférences lumineuses obtenu avec deux sources synchrones et distinguer frange brillante et frange sombre.
• Calculer l'interfrange d'une figure d'interférences à partir de la longueur d'onde, de la distance fentes-écran et de l'écartement des fentes.
• Relier la condition d'observation de la diffraction lumineuse à l'ordre de grandeur de la longueur d'onde et de la dimension de l'ouverture.

Les mots à connaître

Lumière monochromatique (onde lumineuse)

une lumière constituée d'une seule longueur d'onde, correspondant à une seule couleur perçue, décrite par un modèle ondulatoire caractérisé par cette longueur d'onde.

Longueur d'onde

pour une onde lumineuse, la grandeur physique associée à sa couleur, exprimée en mètre (souvent en nanomètre pour la lumière visible).

Fréquence

le nombre d'oscillations de l'onde lumineuse par seconde, exprimé en hertz (Hz) ; deux sources sont dites de même fréquence lorsqu'elles oscillent exactement au même rythme.

Le piège classique

Confondre l'interfrange, distance entre deux franges, avec la longueur d'onde elle-même.

L'astuce

Pour l'interfrange, retiens l'ordre du calcul : longueur d'onde multipliée par la distance à l'écran, puis divisée par l'écartement des fentes — jamais l'inverse.