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1. Mise en évidence expérimentale
Sources synchrones : même fréquence et vibrent en phase à tout instant
Les ondes émises par chaque source se superposent, on dit qu’elles interfèrent.
Avec les ondes lumineuses
On envoie un rayon laser à travers une fente de petite dimension
(largeur a) : on observe une figure de diffraction
On envoie un rayon laser à travers deux fentes de largeur a séparées
par une distance b (fentes d’Young) : on observe une figure de diffraction striée d’une alternance de bandes noires et lumineuses : ce sont des
franges d’interférences
Définition : Il y a interférence en tout point d’un milieu où deux ondes de même fréquence ( synchrones) se superposent. Les sources doivent être cohérentes;
Observons le croisement de deux ondes a la surface de l’eau : L’amplitude au point P de la surface est égale à la somme des amplitudes de chacune des ondes incidentes en ce point. Les ondes se croisent sans être perturbées.
● Interférences constructives et destructives
Interférences constructives Interférences destructives
4. Différence de marche
On définit : δ = d2 – d1, la différence de marche entre les 2 ondes
L’onde passant par S1 parcours la distance d1 pour aller sur le point P de l’écran. L’onde passant par S2 parcours la distance d2 pour aller sur le point P de l’écran.
Si : δ = k λ , il y a interférences constructives et on observe des franges brillantes Si : δ = (k + 1/2) λ, il y a interférences destructives et on observe des franges sombres
Si : δ = k λ , il y a interférences constructives et on observe des franges brillantes Si : δ = (k + 1/2) λ, il y a interférences destructives et on observe des franges sombres
En effet :
Si l’onde B se décale d’un multiple entier de λ par rapport à l’onde A, alors les deux ondes seront toujours en phase au point P, les interférences seront constructives
En S1 et S2, les ondes A et B sont en phase (sources synchrones)
Si l’onde B se décale d’un multiple entier de λ + la moitié de λ par rapport à l’onde A, alors les deux ondes seront en opposition de phase au point P, les interférences seront destructives
Lors d’interférences lumineuses, l’interfrange i est la distance séparant deux franges brillantes ou deux franges sombres consécutives.
4. Interfrange
i= λ D /a
Voir tp
Cas des interférences lumineuses où D >> a tanα= x/D = sin α = d/a = α soit x = d D/a Il y a interférences constructives pour : x = kλD/a soit pour x0 = 0 : frange brillante sur l'axe optique pour x1 = λD/a La distance entre deux franges est donc pour x2 = 2λD/a pour x3 = 3λD/a etc.
i= λ D /a
En lumière blanche chaque radiation
donne sa propre figure d'interférences --> zones colorées
Les bulles, une fine couche d'huile sur l'eau,
les CD, les verres anti-reflets produisent des interférences.
Les radiations donnant des interférences destructives
disparaissent.. reste les autres --> colorations
4. Interférences en lumière blanche
Si la source émet de la lumière blanche, seules quelques franges colorées sont observées au centre de la figure d’interférences : ce sont les couleurs interférentielles.
En effet, la source émet plusieurs radiations de longueurs d’onde différentes, correspondant a des figures d’interférences différentes, qui se superposent : les couleurs sont alors mélangées car les franges de différentes couleurs se brouillent.
Couleur interférentielle des colibris
La figure d'interférences dépend de la longueur d'onde de la lumière incidente. Si la source de lumière est polychromatique, il y a superposition des franges correspondant aux différentes radiations. On observe alors l'apparition de couleurs interférentielles.
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Figure obtenues avec un réseau
Pour le réseau, on montre : a = λD /i avec : i : interfrange en m λ : longueur d’onde en m D : distance fentes-écran en m a : distance séparant deux traits du réseau en m
i= λ D /a
On mesure i et on en déduit par calcul la valeur de a
A distance entre 2 traits…
Bulles et lames de savon :
