III. Lumière – Modèle ondulatoire Modèle ondulatoire !" • Fréquence La lumière émise par un laser se comporte comme une onde lumineuse sinusoïdale. Sa fréquence ν est : 1 ν= T avec ν en Hz et T la période en seconde. • Longueur d’onde c λ= ν avec λ longueur d’onde en m, c la célérité de l’onde dans le vide (c = 299 792 458 m.s-1), et ν la fréquence en Hz. Diffraction de la lumière !" Lorsqu’une onde lumineuse rencontre une ouverture dont les dimensions sont de l’ordre de sa longueur d’onde, on observe un phénomène de diffraction. • Influence des dimensions de l’ouverture polychromatique • Spectre de la lumière • Définitions Une lumière monochromatique est constituée de une radiation lumineuse dont la longueur d’onde correspond à une seule couleur. Une lumière polychromatique est constituée de plusieurs radiations lumineuses, chacune de ces radiations ayant une longueur d’onde correspondant à une seule couleur. Propagation dans les milieux transparents !" • • • • Figure de diffraction obtenue avec une fente de 35 µm Figure de diffraction obtenue avec une fente de 100 µm Plus la fente est mince, plus la tâche de diffraction est étalée. • Ouverture angulaire du faisceau diffracté λ θ= a avec θ ouverture angulaire (rad), λ longueur d’onde (m), a largeur de la fente (m). La lumière peut se propager dans le vide et dans les milieux dits transparents, qui sont plus ou moins dispersifs. Dans un milieu transparent dispersif, la célérité de la lumière dépend de sa longueur d’onde. La longueur d’onde d‘une radiation monochromatique ne change pas lorsqu’elle passe d’un milieu transparent à un autre. c indice de réfraction d’un milieu transparent : ni(λi) = ci avec ni indice de réfraction du milieu (sans unité), c la célérité de la lumière dans le vide, ci la célérité de la lumière dans le milieu. Dispersion de la lumière par un prisme !" Le verre qui constitue le prisme est un milieu dispersif. C’est à dire que la célérité d’une onde lumineuse dans ce prisme dépend de sa longueur d’onde. C’est ce qui explique la dispersion ce la lumière blanche. Les radiations bleues sont plus déviées que les rouges. Lumière monochromatique, !" MemoPage.com SA © / 2006/ Auteur : Emmanuel Parras Dans un milieu dispersif (comme l’eau), la célérité d’une onde dépend de sa fréquence. Plus la fréquence de l’onde est élevée, plus sa célérité est grande. II. Dispersion Pour une longueur d’onde donnée, plus l’ouverture est petite, plus le phénomène de diffraction est marqué. L’ouverture est deux fois plus grande que la longueur d’onde L’ouverture est de même dimension que la longueur d’onde A gauche sur les photos, l’onde incidente, à droite l’onde diffractée. En rouge, la direction des minimums d’amplitudes. Influence des dimensions de l’ouverture !" Lorsqu’une onde mécanique progressive sinusoïdale passe par une ouverture (ou rencontre un obstacle) dont les dimensions sont de l’ordre de sa longueur d’onde, on observe un phénomène de diffraction. L’ouverture se comporte alors comme une source émettant des ondes progressives dans toutes les directions ayant la même fréquence que l’onde incidente. Définition !" I. Diffraction Ondes progressives (2) - Lumière