Le phénomène de diffraction : ondes et lumière

La diffraction se produit quand une onde rencontre un obstacle ou une fente de taille $a$ proche de sa longueur d'onde $\lambda$ . Ce phénomène modifie la propagation de l'onde en l'étalant. Pour une fente, l'écart angulaire vaut $\theta = \lambda / a$ . Plus l'ouverture est étroite, plus la diffraction est marquée. La fréquence et la célérité de l'onde restent inchangées lors de ce processus. C'est une preuve du caractère ondulatoire de la lumière.

Notion d'onde mécanique et électromagnétique

Périodicité temporelle et spatiale

Relation $v = \lambda / T = \lambda \cdot f$

La diffraction est une modification de la direction de propagation d'une onde.

Elle se produit lorsqu'une onde rencontre un obstacle ou une ouverture de dimension $a$ comparable à sa longueur d'onde $\lambda$ .

La figure obtenue montre une tache centrale brillante entourée de taches secondaires.

L'écart angulaire $\theta$ dépend inversement de la largeur $a$ de l'ouverture.

Phénomène où une onde est déviée par un obstacle ou une ouverture sans changer de fréquence ni de longueur d'onde.

La lumière laser passant par un cheveu.

Angle entre le milieu de la tache centrale et le premier minimum d'intensité de la figure de diffraction.

$\theta = \frac{\lambda}{a}$ en radians.

Distance parcourue par l'onde pendant une période $T$ .

La lumière visible se situe entre $400 \text{ nm}$ et $800 \text{ nm}$ .

Un faisceau laser de longueur d'onde $\lambda = 633 \text{ nm}$ passe à travers une fente fine de largeur $a$ .

Étape 1 : Identifier la relation $\theta = \frac{\lambda}{a}$ où $\theta$ est exprimé en radians.

Étape 2 : Convertir la longueur d'onde en mètres ( $633 \times 10^{-9} \text{ m}$ ) et la largeur $a$ en mètres.

Résultat : Le calcul de l'écart angulaire $\theta$ permet de déterminer la largeur de la tache centrale sur un écran situé à une distance $D$ avec la relation $\tan(\theta) \approx \theta = \frac{L}{2D}$ .

Plus le trou $a$ est petit, plus la diffraction est grande : 'Petit trou, grande diffraction' ( $\theta$ augmente quand $a$ diminue).

La tache centrale est toujours plus large et plus lumineuse que les autres : elle contient l'essentiel de l'énergie de l'onde.

Confondre la diffraction avec la réfraction ou la réflexion.

La diffraction ne nécessite pas de changement de milieu, mais une interaction avec un obstacle de petite taille.

Utiliser $a$ en millimètres sans convertir en mètres.

Il faut toujours homogénéiser les unités dans le système international ( $m$ ) pour calculer $\theta$ .

Quelle est la condition de diffraction ?

Donner la formule de l'écart angulaire $\theta$ pour une fente.

Que devient la fréquence lors de la diffraction ?

Quelle est la relation entre largeur de la tache centrale $L$ , distance $D$ et $\theta$ ?

Comment varie $\theta$ si $a$ augmente ?

La thermodynamique en terminale repose sur la maîtrise des transferts thermiques. On distingue trois modes : conduction, convection et rayonnement. Le...

Comprendre le cours

Continuer à réviser

Physique : Étude du circuit RC série

Prérequis

Structure du cours

Le phénomène de diffraction

Caractérisation du phénomène

Notions clés

Diffraction

Écart angulaire $$\theta$$

Longueur d'onde $$\lambda$$

Exemple résolu

Astuces & analogies

Relation entre $$a$$ et $$\lambda$$

Figure de diffraction

Erreurs fréquentes

Flashcards

Bilans et transferts thermiques : concepts et calculs

Mécanique céleste : lois de Kepler et gravitation