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Conditions d’interférences

Objectifs

• Établir les conditions, caractériser le phénomène d’interférences et en citer des conséquences.

Doc. 1

Ondes à la surface de l’eau

Les vibrations périodiques d’une pointe $\text{S}$ à la surface de l’eau d’une cuve à ondes (a) créent des ondes circulaires périodiques se propageant de façon concentrique à la surface de l’eau. L’alternance des crêtes (traits pleins) et des creux (pointillés) de l’onde est représentée ci-dessous (b). L’état vibratoire d’un point de la surface est appelé phase.

Doc. 2

Interférences entre deux ondes cohérentes

Deux sources d’ondes vibrant à la même fréquence et avec un déphasage constant sont dites cohérentes. Les ondes produites par deux sources cohérentes se rencontrent et se superposent. L’état d’un point donné dépend de l’état vibratoire de chaque onde en ce point : c’est le phénomène d’interférences à deux ondes. On distingue deux situations remarquables :

• les ondes sont en opposition de phase, les interférences sont destructives ;
• les ondes ne sont pas en opposition de phase, les interférences sont constructives avec une situation extrême correspondant au cas où les deux ondes sont à leur extremum d’amplitude.

L’interférence de deux ondes cohérentes est schématisée ci-dessous.

$d_1$ et $d_2$ sont les distances entre un point de la surface et respectivement les sources 1 et 2.
La différence entre ces deux distances est appelée différence de chemin.

✔ VAL : Exploiter un ensemble de mesures

✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

1. Prendre une photographie de l’image produite par deux sources sur le verre dépoli de la cuve à ondes. L’importer dans un logiciel de traitement d’image.


2. Connaissant la distance entre les deux sources, déterminer précisément la longueur $\lambda$ des ondes produites.


3. Sur le doc. 2 (⇧), préciser l’état vibratoire des points rouges résultant de la superposition des deux ondes.


4. Pour ces points, exprimer en fonction de $\lambda$ les distances $d_1$ et $d_2$, puis la différence de chemin $\delta = d_1 - d_2$.


5. Répéter les questions 3. et 4. pour les points jaunes et violets.

Exprimer les relations liant la différence de chemin $\delta = d_1 - d_2$ et $\lambda$ dans le cas d’interférences constructives et dans le cas d’interférences destructives.