Cours Physique Nature Ondulatoire de La Lumiere (Sciences2016) (Eleve1)

8/18/2019 Cours Physique Nature Ondulatoire de La Lumiere (Sciences2016) (Eleve1)

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Nature ondulatoire de la lumièreI/ La diffraction

1/ Diffraction d'une onde mécaniquea) Expérience :

Devant une lame vibrante L d’une cuve à ondes remplie d’eau, produisant une ondeprogressive plane (de longueur d'onde λ ) à la surface d'une nappe d’eau , on place un

obstacle comportant une fente (ouverture) F de petite largeur a . ) !"er#ation" :En mettant le vibreur en marche, on observe en éclairage stroboscopique sur l'écrantranslucide d'une cuve à onde , entre la lame vibrante et l’ouverture F :...................................................................................................................................... !u"delà de l’ouverture F, on observe pour #

c) $onclu"ion : ! son passage à travers la fente F, l’onde rectiligne .............................de longueurd’onde λ se transforme en ............................................... de m$me longueur d’onde.%ette transformation qui se produit lorsque la largeur a de la fente F a une valeurcomparable à celle de la longueur d’onde λ de l’onde incidente s 'appelle

.....................................................................................................................................&’onde qui en résulte est appelée ...............................................................................%/ La diffraction d&une onde lumineu"e

a) Expérienceun diaphragme muni d’une fente rectangulaire F delargeur a réglable est placé entre une source laser() émettant une lumire rouge de longueur d’ondeλ *++ nm et un écran E placé à une distance d de la source.

) !"er#ation"our une valeur a, λ , on observe sur l’écran E .......................................................constituée d'une .................................................. de largeurL, entourée de part etd’autre par des .................................................. séparées les unes des autres pardes .......................................................&a tache centrale de largeur L est .......................................................................................................................................................................-emarque"" En remplaant la fente F de largeur a inférieure à la

longueur d’onde λ de l’onde incidente par un obstaclede m$me largeur a, on obtient ...................................................................................................................................................................................................................

a,λ a..λ

............................................................................................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................................................................................

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" En remplaant la fente rectangulaire F par une fente circulaire, de diamtreconvenable, on obtient sur l’écran ..............................................................................appelées .....................................................................................................................

c) Interprétation"&e phénomne observé est semblable à celui d’une onde mécanique progressiverencontrant une fente ou un obstacle de largeur a convenable , c’est ...........................................................................&a figure étalée hori*ontalement s'appelle ..........................................................

&es taches observés sont appelées .................................................&a largeur L de la tache centrale, pour une lumire donnée,dépend de ................................................................................&es figures de diffraction qui se forment sur un écran E dépendent de la ...............................................................................+/ Influence du quotient λ/a "ur le pénomène de diffraction+01) $a" d'une onde mécanique a) Expérience : +n fait varier soit l’épaisseur e de la nappe d’eau dans la cuve àondes, soit la largeur a de la fente .

) !"er#ation" : &a longueur d’onde λ ............................... avec la profondeurde l’eau.&a netteté de la figure de diffraction s'améliore avec ...................................................de plus le phénomne de diffraction est d’autant plus marqué (appréciable) que ............................................................... c) $onclu"ion : le phénomne de diffraction dépend du quotient λ/a ,il estappréciable pour des valeurs de a comparables ou trs faibles par rapport à λ

+0%) $a" d'une onde lumineu"e a) expérience :+n éclaire une fente F de largeur a par une source laserde longueur d'onde λ our deu longueurs d'onde λ- et λ2 , on fait varier la

largeur a de la fente F et pour chaque valeur ,on mesure la largeur L de la tache centrale correspondante .

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+n trace pour chaque radiation la courbe L en fonction de 1/a)

) !"er#ation" :&a largeur L de la tache centrale augmente si #" ................................................................................" ............................................................................" ............................................................................ c) Interprétation" :

L est inversement proportionnelle à a # L .......................1).+n a t34 .............. et commeD L≫ alors 4 est .......... , ce qui donne .............................................. et par suite l’angle 4 correspondant à la demi"largeur angulaire dela raie centrale est donné par la relation # 4...........................%).1) et %) donnent 4 .............................remarque :

le terme 4a/λ 51 pour toutes les radiations lumineuses , donc 4λ/a et L s'eprimepar # L%D4%Dλ/a

II/ La di"per"ion :1/ La di"per"ion de la lumière monocromatique: a) Expérience :+n interpose entre une source laser 6e0Ne) émettant un faisceau lumineu de longueur d’ondeλ et un écran E situé à une distance d de lasource , un prisme en verre d’indice de réfraction n.

) !"er#ation :..........................................................................................................................................................................................................................................................................

c) Interprétation : &a déviation D du faisceau &aser à travers le prisme est due à......................................................................................................................................%/ La di"per"ion de la lumière pol7cromatique: a) Expérience : on remplace la sourcelaser par une source de lumire blanche . ) !"er#ation" :+n obtient sur l’écran un spectre coloré durouge au violet rappelant les couleurs de l’arcen ciel # c’est le ....................................................

&e prisme ......................................................... les lumires colorées # ........................................est le moins dévié et ....................................................................... est le plus dévié .

%’est le phénomne de ...........................................................................................

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c) Interprétation : &a lumire blanche résulte de la superposition d’une infinité de lumires de couleurs

différentes allant de rouge au violet ce pour cela elle est appelée ......................................................................, elle est constituée par une infinité de radiationsmonochromatique %haque radiation monochromatique est caractérisée par .................................et

une ........................................... dans le videλ8 $/N.

En pénétrant dans un milieu transparent d’indice n , o- la célérité de la lumire est................................. , sa longueur d’onde devient ................................................. &’indice de réfraction n du verre avec la fréquence N de la lumire la célérité de la

lumire 2 dépend de la fréquence N .

&e verre est un milieu .................................................................................................. d) $onclu"ion :

out milieu transparent d’indice de réfraction n, o- la célérité d’une radiationlumineuse dépend de sa fréquence est appelé milieu dispersif.

+/ La di"per"ion de" onde" mécanique" : a) Expérience :/ne étude epérimentale de l’onderectiligne à la surface de l’eau d’unecuve à onde , permet d'obtenir pourdifférentes fréquences , le tableau suivant #

) $onclu"ion : &a célérité # d’une onde mécanique dans un milieu depropagation tel que l’eau ne dépend pas uniquement de .................................., maisdépend aussi de ..........................................................................................................%’est le phénomne ....................................................................................................9/ ilieu di"per"if et milieu non di"per"if :

" &'eau est un milieu dispersif pour .............................................................................." &e verre d'un prisme est un milieu dispersif pour ......................................................Définition : /n milieu dispersif pour une onde de fréquence 0 est tout milieu o- la célérité v decette onde .........................................................................................................................................................................................................................................................." &'air est un eemple de milieu non dispersif pour les ondes sonores .En effet , des ondes sonores de fréquences différentes se propagent dans l'air avec lam$me célérité .

Définition : /n milieu non dispersif pour une onde de fréquence N est tout milieu o- la célérité # de cette onde .....................................................................................................................................................................................................................................................

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