la lumiere

ASPECT ONDULATOIRE DE LA LUMIERE – leçon no 20 Cette leçon comporte deux paragraphes. La lumière présente deux aspects à priori contradictoire : l’aspect ondulatoire (étudié ici) et l’aspect corpusculaire (abordé plus tard dans les études). Une nouvelle branche de la physique a été développée au XXO siècle pour concilier ces deux aspects : c’est la physique quantique étudiée dans l’enseignement supérieur. – PROPAGATION RE Cl Dans le vide ou da avec une vitesse c = 3 n 108 m/s quelle ors age en ligne droite Dans un milieu transparent et homogene la lumière se propage ?galement en ligne droite mais avec une vitesse qui dépend de la couleur. Par exemple, l’indice de réfraction du milieu pour la radiation rouge est défini par : nR=c/VR La connalssance de nR permet de calculer la vitesse de la lumière rouge dans ce milieu VR=c/ 108/ nR. La connaissance de na permet de calculer la vitesse de la lumière bleue dans ce milieu 108/ na.

Cl Diffraction Lorsque un faisceau lumineux rencontre un obstacle ou une ouverture dont les colorée ou invisible possède une fréquence qu’elle conserve dans tous les milieux traversés : Par exemple fR 3,75 C] 1014 Hz pour le rouge etN = 7,50 0 1014 Hz pour le violet. Les ondes lumineuses sont des ondes électromagnétiques propageant des champs électrique et magnétique tout comme les ondes radio, les ondes télévision ou les rayonnements infrarouges, ultraviolets, X et C] D Une onde lumineuse a une double périodicité : – périodicité temporelle de période T.

Cette période T = 1 / f ne dépend pas du mllieu traversé. Elle caractérise la « couleur » étudiée. périodicité spatiale de période = V T. Cette période spatiale (longueur d’onde) dépend du milieu traversé par l’onde. EXERCICE Énoncé : Calculer la longueur d’onde de la radiation rouge (fR – 3,75 0 10 14 Hz) dans l’air puis dans un verre pour lequel 1,5. On donne la célérité dans le vide (ou l’air) : c = 3 108 mis. Solution . En passant de l’air dans le verre : – La période et la fréquence de la radiation ne changent pas. La vitesse et la longueur d’onde changent.

Grandeur Dans l’air Dans le verre Fréquence fR Il y a interférences en tout point d’un milieu où se superposent deux ondes de même nature et de même fréquence. C] Les interférences s’observent avec deux sources lumineuses ohérentes c’est-àdire de même fréquence et possédant une différence de phase constante (voire nulle si les deux sources sont en phase). La façon habituelle d’obtenir deux sources lumineuses cohérentes consiste à utiliser deux images d’une même source (miroirs de Fresnel) ou à éclairer deux fentes avec la même source (fentes d’Young).

Si les sources SI et S2 émettent la même couleur (même fréquence) et ont la même phase (subissant éventuellement les mêmes sauts de phase) alors – En un point d’une frange brillante les ondes qui interférent sont elles que leur différence de marche vaut : d2 – dl = KD 0K étant un entier relatif) – En un point dune frange sombre les ondes qui interfèrent sont d2 – dl 1/2) 01 0K étant un entier relatif) d2-d1 – On a posé, comme indiqué sur le schéma : dl SIM et d2 S2M C] Remarque : On ne peut pas observer d’interférences avec deux sources différentes, même si elles sont synchrones c’est-à-dire même si elles émettent une seule et même fréquence (même couleur), car leur phase est aléatoire. Il faut utiliser deux images d’une même rs les « sauts de phase » de paGF3œF3