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Phénomène de diffraction

Objectifs

• Illustrer et caractériser le phénomène de diffraction.

Doc. 1

Principe de la cuve à ondes

Une cuve à ondes permet de visualiser la propagation d’ondes progressives à la surface d’un liquide. Une source crée une vibration, éclairée par une lampe de lumière stroboscopique dont la fréquence est ajustée à la fréquence de l’onde.

La lumière traversant la surface du liquide se réfléchit sur un miroir projetant l’image sur un écran dépoli. Les zones sombres et brillantes de l’image correspondent aux crêtes et aux creux de l’onde.

Doc. 2

Diffraction par une ouverture

Le montage ci-dessous montre la figure obtenue lorsqu’un faisceau de lumière issu d’une source laser traverse une fente fine dont la largeur est inférieure à celle du faisceau. On remarque qu’après le passage de la fente, le trajet de la lumière est modifié. La figure observée, appelée figure de diffraction, est constituée d’une alternance de zones brillantes et sombres.

Doc. 3

Dimension de l’ouverture

Les schémas ci-dessous montrent ce que l’on peut observer en utilisant une cuve à ondes pour des ouvertures de différentes dimensions. Sur chaque schéma, les ondes créées se propagent vers la droite.


Reproduisez ces expériences en cliquant ici.

Doc. 4

Figures de diffraction obtenues

Les figures de diffraction ci-dessous sont obtenues pour deux sources laser, de longueurs d’onde différentes, traversant une fente de largeur $a=0,090$ mm. Les longueurs d’onde sont $640$ nm pour le rouge et $480$ nm pour le bleu.

✔ APP : Extraire l’information utile

✔ RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

1. Déterminer la valeur de la longueur d’onde ainsi que la largeur de l’ouverture pour les images a. et b. du doc. 3 (⇧). Préciser pour quelle situation la propagation de l’onde est la plus impactée par l’ouverture.


2. Préciser comment évolue la longueur d’onde avant et après l’ouverture.


3. Préciser comment varie la figure de diffraction en fonction de la longueur d’onde de la source laser.

Lister les paramètres dont dépend le phénomène de diffraction d’une onde.