Ondes progressives (2) - Lumière

Ondes
progressives (2)
- Lumière
I. Diffraction
!"
Définition
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.
!"
Influence des dimensions de l’ouverture
A gauche sur les photos, l’onde incidente, à droite l’onde diffractée. En
rouge, la direction des minimums d’amplitudes.
Pour une longueur d’onde donnée, plus l’ouverture est petite, plus le
phénomène de diffraction est marqué.
II. Dispersion
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.
L’ouverture est deux fois plus
grande que la longueur d’onde L’ouverture est de même dimension que la longueur d’onde
III. Lumière – Modèle ondulatoire
!"
Modèle ondulatoire
• Fréquence
La lumière émise par un laser se comporte comme une onde
lumineuse sinusoïdale. Sa fréquence ν
νν
ν est :
ν
νν
ν = 1
T
avec ν en Hz et T la période en seconde.
• Longueur d’onde
λ
λλ
λ = c
ν
νν
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
Plus la fente est mince, plus la tâche de diffraction est étalée.
• Ouverture angulaire du faisceau diffracté
θ = λ
a
avec θ ouverture angulaire (rad),
λ longueur d’onde (m),
a largeur de la fente (m).
!"
Lumière monochromatique,
Figure de diffraction obtenue
avec une fente de 35 µm Figure de diffraction obtenue avec une fente de 100 µm
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
• 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.
• indice de réfraction d’un milieu transparent : ni(λi) = c
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.
MemoPage.com SA © / 2006/ Auteur : Emmanuel Parras