La lumière Optique géométrique et ondulatoire Réflexion Réfraction Principe d’Huygens Interférences - 1 Interférences - 2 Interférences - Expérience de Young Lumière + lumière = obscurité !!! Interférences – Franges de Young Thomas Young Thomas Young (13 juin 177310 mai 1829), est un physicien, médecin et égyptologue britannique. Son excellence dans de nombreux domaines non reliés fait qu'il est considéré comme un polymathe, au même titre par exemple que Léonard de Vinci, Gottfried Leibniz ou Francis Bacon. Son savoir était si vaste qu'il fut connu sous le nom de phénomène Young. Il exerça la médecine toute sa vie, mais il est surtout connu pour sa définition du module de Young en science des matériaux et pour son expérience des fentes de Young en optique, dans laquelle il mit en évidence et interpréta le phénomène d’interférences lumineuses. Il s’intéressa également à l’égyptologie en participant à l’étude de la pierre de Rosette. Inter – 3 : Expérience de Young Plusieurs fentes Etude analytique Dans le triangle S2PA, par Pythagore, a d D x 2 2 2 2 2 1 Dans le triangle S1PA, par Pythagore, 2 a d 12 D 2 x 2 2 a a d 22 d 12 2 d 2 d1 d 2 d1 2 x x ax Or d 2 d1 2 D d 2 d1 D ax 2k D xk k Eclairement maximum en P de l’écran, sid 2 d1 2k 2 D 2 a D D D D xk k x0 0 ; x1 1 ; x2 2 ;...... A un k donné correspond un x que nous appellerons xk : a a a a Si nous appelons interfrange la distance i telle que : Conclusion i D a ia D i x1 x0 x2 x1 x3 x2 ......... xk xk 1 Expérience de Young - Simulation Expérience de Young - Simulation Interférences - Exemple Calcul de Une expérience réalisée en lumière jaune avec les données suivantes : a = 1 mm et D = 1.75 m, donne pour résultat i = 1 mm . Donc : 3 103 10 0.57106 m 1.75 La valeur de la longueur d’onde de la lumière jaune est donc extrêmement petite : de l’ordre du micromètre. C’est raison pour laquelle on exprime la longueur d’onde en nanomètre (nm) : 1 nm = 109 m. Donc inversement : 1nm = 10 - 9 m. Ainsi, = 0.57 106 m = 0.57 106 109 = 570 nm. Nous pouvons aussi calculer la fréquence : 8 f v 3.10 6 5.26 1014 Hz 0.5710 Interférences - Exemple Interférences - Exemple Applications Le speckle (ou encore tavelures en français) est l'aspect granuleux que prend un écran réfléchissant qui diffuse la lumière lorsqu'il est éclairé par un faisceau de lumière cohérente spatialement (un laser par exemple). Ce phénomène est dû au fait qu'il y a interférence entre les rayons diffusés par chaque point de l'écran. Ces interférences donnant de manière aléatoire des points lumineux ou sombres l'écran prend un aspect granuleux avec une image qui « fourmille ». Bulle de savons Bulle de savon Tache d’essence Taches d’essence Plumes de paon Le papillon (morpho aega du Brésil.) Ces couleurs sont engendrées par des phénomènes d'interférence et de diffraction, ce qu'on appelle l'iridescence. Il ne s'agit pas de couleurs pigmentaires créées par une absorption/réflexion d'une partie du spectre lumineux. L'iridescence est répandue dans le règne animal, en particulier chez les insectes. Les radios FM Pour une radio émettant en FM, les ondes émises se propagent en ligne droite. La portée des émetteurs est donc faible et pour couvrir tout un pays, il faut un ensemble d’antennes qui amplifient et réémettent le signal de départ. Afin d’éviter les perturbations dues aux phénomènes d’interférences entre deux ondes de même fréquence, les émetteurs « locaux » doivent émettre avec une fréquence différente. C’est ainsi que lors de la traversée de la Wallonie, si vous écouter « Class 21 », vous devrez changer de fréquence 4 ou 5 fois suivant la zone traversée. Holographie L’hologramme est une image obtenue par la méthode de photographie en relief utilisant les interférences produites par la superposition de deux faisceaux laser. Les interférences lumineuses ont un rôle primordial dans la réalisation d’un hologramme : celles-ci sont en effet le résultat de la superposition d’oscillations ou d’ondes de même nature et de fréquences égales. C’est ces interférences qui permettent d’enregistrer un objet en relief sur une plaque holographique en créant des zones sombres et lumineuses.