Omniprésente, la lumière est essentielle à notre développement et à notre planète. La compréhension par les scientifiques de sa nature tantôt ondulatoire, tantôt corpusculaire nous a permis de l’utiliser à notre avantage pour nous soigner, diagnostiquer, mesurer, transmettre des informations…
Dans ce TP, nous allons nous concentrer sur la diffraction, qui est un phénomène propre aux ondes, ainsi que sur les interférences qui sont à l’origine de phénomènes aussi incroyables que :
Lumière + Lumière = Lumière (logique)
MAIS
Lumière + Lumière = Obscurité (bien moins évident)
Vague + Vague = Plus grosse vague (logique)
MAIS
Vague + Vague = Eau plate (bien moins évident)
Capacités et compétences travaillées
- Effectuer des calculs
- Utiliser l'écriture littérale
- Ecrire le bon nombre de chiffres significatifs
- Comparer à une valeur de référence
Autres cours à consulter
A l’aide des simulations d’expérience ci-dessous, réalisez le travail demandé.
Interférence et diffraction d'ondes
Cette animation vous permettra de simuler différentes expériences avec des ondes sonores, lumineuses ou mécaniques et de les faire interagir entre elles.
La diffraction
- Double-cliquer sur Diffraction
- Sélectionner une ouverture « Carré » puis changer ses paramètres pour obtenir une fente rectangulaire de 0,40 mm de largeur et 0,10 mm de hauteur.
- Appuyer sur le bouton rouge pour allumer le laser.
Vous observez une figure de diffraction.
- Ci-dessous se trouve les grandeurs D et L à mesurer pour exploiter cette expérience.
Travail :
- En utilisant vos connaissances de trigonométrie, exprimer l’angle θ en fonction de D (=distance fente – écran) et L (largeur de la tache centrale), sachant que pour les petits angles : tan θ ≈ θ.
- On vous donne la relation suivante : θ = λ/a ; (a = hauteur de la fente). A l’aide de la relation trouvée précédemment et celle donnée, exprimer la distance D en fonction de λ, a et L.
- Calculer la distance D et comparer ce calcul expérimental avec la valeur théorique qui est Dthéorique = 1,0 m.
Les interférences
- Double-cliquer sur Interférence
- Sélectionner le type d’onde : mécanique, sonore ou lumineuse.
- Appuyer sur le bouton vert pour allumer les émetteurs.
Travail :
- Que constatez-vous lorsque les ondes se croisent ? Développer.