phénomène de diffraction dépend de la longueur d`onde

PROPRIETES
DES
ONDES
I. La diffraction
1. Définition
Animation sur la diffraction dans une cuve à ondes
Lorsqu’une onde rencontre un obstacle de petite dimension, sa direction
de propagation est modifiée : c’est le phénomène de diffraction.
La diffraction est un phénomène caractéristique des ondes.
2. Influence de λ et de la dimension de l’obstacle
a
a ≈ λ (voire inférieur)
=> Diffraction
a
a >λ
=> Pas de diffraction
Le phénomène de diffraction dépend de la longueur d’onde λ de
l’onde incidente et de la dimension « a » de l’obstacle. Il est
d’autant plus marqué que « a » est voisin ou inférieur à λ
3. Cas de la lumière
Expérience : laser + fente
On observe sur l’écran une série de taches. La tache centrale est beaucoup plus
lumineuse que les taches secondaires et elle est deux fois plus large.
La direction de propagation de la lumière a été modifiée, c’est un phénomène
de diffraction. La figure obtenue sur l’écran est appelée figure de diffraction.
La diffraction étant caractéristique des ondes, cette expérience montre le
caractère ondulatoire de la lumière.
L
L’écart angulaire de diffraction noté Ɵ est l’angle entre la direction de
propagation de l’onde non diffractée et la direction définie par la première
extinction.
L
Remarque :
La figure de diffraction est toujours perpendiculaire à la fente où à l’obstacle qui
provoque la diffraction :
Diffraction par :
une fente verticale
un trou circulaire
un trou carré
Intensité lumineuse :
La tache centrale est beaucoup plus lumineuse que les taches secondaires.
Cas de la lumière blanche (polychromatique) :
Donc plus la longueur d’onde est grande, plus l’écart angulaire θ
est grand et plus la largeur L de la tache centrale est grande.
En lumière polychromatique, chaque longueur d’onde λ donne sa propre figure de diffraction :
la superposition de ces figures conduit à l’observation de zones colorées ou irisations.
4. La diffraction dans diverses situations
Le phénomène de diffraction peut
s’observer aussi bien avec des ondes
électromagnétiques (lumière, ondes
radio, etc. ) qu’avec des ondes
mécaniques (vagues, ondes, etc.).
C’est d’ailleurs l’observation de la
diffraction de la lumière a
contribue a la validation du modèle
ondulatoire de la lumière.
Sur un support numérique à lecture optique, la capacité de stockage est limitée par
le phénomène de diffraction :
L’augmentation de cette capacité nécessite des pistes plus serrées (a diminue).
Pour limiter la diffraction, il est nécessaire d’utiliser un rayonnement de plus petite
longueur d’onde : on est ainsi passe d’un faisceau rouge (DVD) à un faisceau bleu
(Blue-Ray).
Les réseaux de diffraction permettent l’obtention de figures de diffraction particulières, les
spectres. L’analyse des spectres donne accès à de très nombreuses informations, notamment
en astrophysique. Ci-dessous, le spectre du Soleil (simplifié).
Exercices 20 ET 19 PAGE 80