c3 essentiel

Chapitre III : Propriété des ondes

I. Le phénomène de diffraction

1. Mise en évidence

Cas n°1

L'ouverture est de grande taille par rapport à la

longueur d’onde

(λ négligeable par rapport à a).

Cas n°2

L'ouverture est de dimension voisine de la longueur

d'onde

Quand une onde rencontre un obstacle de dimension proche

de sa longueur d’onde, sa direction de propagation est

modifiée, c’est le phénomène de diffraction.

La longueur d’onde n’est pas modifiée.

2. Etude des paramètres influençant la diffraction

a. Direction de propagation

Quelle que soit la direction

incidente de propagation de

l’onde, l’obstacle se comporte

comme une source émettrice.

b. Dimensions de l’ouverture

Plus a est petit, plus le phénomène de diffraction est marqué.

L’angle du champ de diffraction est inversement

proportionnel à a.

3. Diffraction de lumière monochromatique

Diffraction par une ouverture circulaire

Plus la taille de l’ouverture est petite, plus le phénomène de

diffraction sera marqué.

Cette expérience montre que la lumière ne se propage pas

toujours en ligne droite, la lumière est une onde.

Diffraction par une fente

Lors de la diffraction d’une lumière monochromatique par

une fente on a la relation :

Avec : écart angulaire (rad)

λ longueur d’onde (m)

a dimensions de l’ouverture (m)

Centre de la tache centrale

Première extinction

« a » : largeur de la fente

4. Diffraction de lumière polychromatique

L’écart angulaire dépendant de la longueur d’onde, chaque

longueur d’onde sera diffractée différemment.

On observe des tâches irisées, c’est-à-dire présentant les

différentes couleurs du spectre de la lumière.

Diffraction de la lumière blanche à travers un

rideau

II. Les interférences

1. Interférence en lumière monochromatique

Lorsque deux ondes monochromatiques synchrones (de même

fréquence) se superposent, l’amplitude de l’onde résultante

varie dans l’espace.

L’onde obtenue s’explique par le décalage des ondes

superposées.

Ondes en phase, maximum d’amplitude Ondes en opposition de phase, amplitude

nulle

La distance séparant deux franges brillantes (ou sombres)

consécutives est appelée interfrange, elle est liée à la longueur

d’onde.

Le phénomène d’interférences existe aussi pour les ondes

mécaniques.

2. Interférence en lumière blanche

Tout comme la figure de diffraction, la figure d’interférences

dépend de la longueur d’onde.

En lumière polychromatique, on observe une décomposition

de la lumière, les couleurs obtenues sont appelées couleurs

interférentielles.

Figure d’interférences lumineuses en lumière

blanche.

III. L’effet doppler

1. Mise en évidence

Quand un émetteur est en mouvement par rapport à un

récepteur, la fréquence du son reçu varie, c’est l’effet doppler.

Quand l’émetteur

s’approche du récepteur,

la longueur d’onde

diminue, la fréquence

augmente et le son parait

plus aigu.

Quand l’émetteur s’éloigne du récepteur, la longueur

augmente, la fréquence diminue, le son parait plus grave.

L’effet doppler peut être utilisé pour calculer des vitesses.

2. Utilisation en astrophysique

Le décalage des raies des

spectres des astres

lointains du à l’effet

Doppler permet entre

autres de découvrir de

nouvelles exoplanètes.

L’exoplanète Gliese 581d, découverte en 2007 dans le

système planétaire de l’étoile Gliese 581, pourrait

être propice à la vie