PHYSIQUE

Lumières visibles et invisibles

Modèle ondulatoire: savoir que le phénomène de diffraction est lié à la taille de l'objet et à la longueur d'onde.

La diffraction se produit lorsqu'une onde (de longueur d'onde l) passe à travers une fente ou un trou de "petite taille".

Si les dimensions de la fente sont >> l, on n'observe pas de diffraction

Si les dimensions de la fente sont » l, on observe la diffraction.

Remarque: l = (vitesse de propagation)/(fréquence)

l dépend du milieu de propagation car la vitesse en dépend.

Expliquer le phénomène d'interférences: superposition constructive ou destructive de 2 ondes en un point.

Le phénomène d'interférence résulte de la superposition en un point donné de 2 ondes de même fréquence et de même amplitude issues de 2 sources S₁ et S₂ cohérentes.

Interférence constructive en M si les 2 ondes arrivent en M en phase donc si la différence de marche entre les 2 ondes d:

d = ½S₁M - S₂M ½ = k.l avec k ÎIN (observation en M d'une frange d'amplitude maximale = frange brillante)

Interférence destructive en M si les 2 ondes arrivent en M en opposition de phase donc si: d = ½S₁M - S₂M ½ = (2k+1).l/2

 avec k ÎIN (observation en M d'une frange d'amplitude minimale = frange sombre)

Savoir qu'il ne peut y avoir interférence entre 2 faisceaux de lumière issues de 2 sources indépendantes (autres que des lasers)

On ne peut obtenir d'interférences lumineuses avec des sources indépendantes même si elles ont même fréquence. Il faut nécessairement utiliser un dispositif fournissant 2 sources secondaires à partir d'une source primaire. Les 2 sources secondaires sont alors cohérentes: elles ont même fréquence et présentent les mêmes sauts de phase.

Connaître les domaines de longueurs d'onde et de fréquence des ondes électromagnétiques.

longueurs d'ondes l (dans le vide)

rayons g   rayons X    ultra-violet   visible   infra-rouge   ondes hertziennes

                 1 pm          1 nm                  0,4µm  0,8µm             1 mm                    1 km

Relation entre la longueur d'onde l et la fréquences n: l = c/ n

c = vitesse de la lumière dans le milieu considéré

Dans le vide ou dans l'air c₀ = 3.10⁸ m/s

Connaître les caractéristiques de la lumière laser.

La lumière laser est monochromatique, cohérente dans le temps et dans l'espace et peut être très puissante. Un faisceau laser est très directif.

Citer des utilisations des lasers liées à ces caractéristiques.

Utilisations liées à la directivité: réalisation d'alignements; visées.

Utilisations liées à la vitesse de propagation: mesure de grandes distances

Utilisations liées à la puissance: découpage, soudures, opérations chirurgicales

Utilisations liées à la cohérence: lecture laser des CD, des codes barres, télécommunications par fibres optiques.