1) Diffraction de le lumière par un fil ou une fente
On dispose un laser face à un écran, le rayon lumineux traverse une fente verticale.
La figure observé sur l'écran est formé d'une tache centrale brillante étalé perpendiculairement à la fente et dans la même direction des taches plus petite et moins lumineuse.
Lorsque l'on diminue la largeur de la fente la largeur de la tache centrale s'agrandi. Si la largeur de la fente est trop grande,on observe plus de diffraction. Si on refait la même expérience avec un fil très fin on observe le même phénomène.
2) Diffraction par une ouverture circulaire
On dispose un laser face à un écran, le rayon lumineux traverse une ouverture circulaire réglable.
L'ouverture circulaire diffracte le rayon, la tache de diffraction et d'autant plus grande que le diamètre de l'ouverture est petit. Si l'ouverture est trop grande, il n'y a plus de diffraction.
3) Diffraction de la lumière blanche
On réalise un montage où entre le laser et l'écran on dispose un réseau c'est un dispositif muni de fentes verticales diffractant la lumière.
on observe sur l'écran une image blanche au centre et de part et d'autre des spectres continus présentant des couleur de violet au rouge.
Les différentes fentes du réseau diffraction la lumière blanche ce qui a permis la décomposition de la lumière blanche.
4) conclusion
La lumière est diffracté, c'est donc une onde. Le phénomène est d'autant plus important que les obstacle sont petit.
II. propagation de la lumière dans le vide
1) Nature ondulatoire de la lumière
Un rayon lumineux est une onde car il se diffracte.
2) célérité de la lumière
c = 2,997 x 108 m/s dans le vide.
La lumière de déplace de manière rectiligne.
3) Longueur d'onde et fréquence
Une onde est toujours caractérisé par sa fréquence. Elle peut être caractérisé par sa longueur d'onde dans le vide ou dans l'aire si on considère que l'aire n'est pas un milieu dispersif. L'oeil humain n'est sensible qu'a certaine radiation lumineuse comprise entre 400 et 800 nm.
c = l x f La célérité en m/s est égale à la longueur d'onde en m fois la fréquence en Hz.
4) Lumière monochromatique
A une lumière de longueur d'onde donné correspond une certaine couleur, cela correspond à une lumière monochromatique. Une lumière polychromatique est formé de plusieurs longueur d'onde.
5) Retour sur la diffraction
La tache centrale à une largeur L, D est la longueur de l'écran à l'objet diffractant. a est le demi angle de diffraction.
On a tan(a) = L/2D
Or a est très petit donc tan(a) = a d'où a = L/2D
On a également a = l/d ou l est la longueur d'onde et d l'ouverture du trou.
Avec a = l/d = L/2D on obtient L = 2lD/d
III. Propagation de la lumière dans les milieu transparent
1) Indice d'un milieu
L'indice de réfraction d'un milieu transparent est la rapport de la célérité c de la lumière dans le vide par le célérité v de la lumière dans de milieu considéré: n = c/v n n'a pas d'unité
2) loi de Descarte
a. la réflexion
1er loi: Le rayon incident et le rayon réfléchi sont dans un même plan défini par le rayon incident et la normale à la surface.
2eme loi: L'angle d'incidence est égale à l'angle de réfraction. i=i'
b. La réfraction
1er loi: Le rayon incident et le rayon réfracte sont dans un même plan définit par le rayon incident et à la normale.
2eme loi: Si n1 et n2 sont les deux indice des deux milieux et i1 et i2 sont les angles d'incidence et de réfraction: alors n1 x sin(i1) = n2 x sin(i2)
c. la réflexion totale
Il y a reflexion totale si i2 = 90° donc sin(i2) = 1
Alors n1 sin(i1) = n2 sin(i1) = n2/n1 arcsin(n2/n1) = i1
3) Dispersion de la lumière blanche
Les lois de Descarte s'applique à la lumière blanche pour chaque longueur d'onde il y a une déviation particulière, on visualisera alors un spectre.
