Propagation des ondes
lumineuses
Partie : Les ondes
COURS
Pr :Chakir abdejalil
www.rihabpc.com
chakir203@gmail.com
Deuxième BAC : SM – SP – SVT
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Les ondes lumineuses
1- Modèle ondulatoire de la lumière
1-1- Phénomène de diffraction de la
1-1-1- Activités
Interposer devant le faisceau laser successivement :
( figure :1)
* Une fente très étroite, percée dans une plaque opaque :(b)
* Un petit trou perce dans une plaque opaque :(c)
* Un fil rectiligne vertical, très fin :(d
1-1-2- Observations
Nous observons respectivement :(figure :2)
Les figures de diffraction de la fente verticale (b)
et du fil (d) s’étalent horizontalement c'est-à-dire
perpendiculairement aux directions de la fente et du fil .
la figure de diffraction du trou est un disque entoure d’anneaux.
1-1-3- Interprétations
Ces phénomènes sont analogues à ceux que nous pouvons
observer lors de la diffraction des ondes mécaniques à la surface de l’eau .
Ils s’interprètent par la diffraction de la lumière monochromatique lorsque celle –ci rencontre une ouverture ou un obstacle de faible dimension
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Les ondes lumineuses
1-1-4- Remarque
Se propagent en ligne droite : il n’ya pas de diffraction
s’étale de part et d’autre de la direction moyenne :
Il ya diffraction
1-1-5- Conclusion
Par comparaison avec les ondes mécaniques, on peut dire
que la lumière à un aspect ondulatoire c’est-à-dire:
La lumière monochromatique est une onde qui se propage dans le vide et les milieux transparents
La lumière appartient à une catégorie d'ondes,
appelées ondes électromagnétiques
1-2- Caractéristiques de l’onde lumineuse
Les ondes lumineuses (la lumière) sont caractérisées par les grandeurs suivantes :
1-2-1- La vitesse (célérité) de propagation
* Dans le vide :
les ondes lumineuses, comme toutes les ondes électromagnétiques se propagent dans le vide avec une célérité (vitesse) constante universelle fixée à :
la vitesse de la lumière dans le vide est indépendante de la longueur d’onde:
le vide n’est donc pas dispersif
* Dans un milieu matériel :
Chaque milieu matériel transparent est caractérisé par une grandeur appelée :
Indice de réfraction
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Exemples
Milieu | air | eau | alcool | plexiglas | diamant |
indice | | | | | 2,42 |
1-2-2- Fréquence et longueur d’onde
Exemple :
1-3-1- Activité
Sur l’écran on obtient la figure (a) et (b)
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Les ondes lumineuses
1-3-2- Observation
La largeur de la tache centrale dans la figure (a) est plus grande que celle dans la figure (b)
1-3-3- Conclusion
Le phénomène de diffraction est d’autant plus important que la fente est étroite
1-4- Influence de la longueur d’onde
1-4-1- Activité
Sur l’écran on obtient les figures suivante (a) et (b)
1-4-2- Observations
La largeur de la tache centrale de diffraction rouge est plus grande que la verte
1-4-3- Conclusion
La largeur de la tache centrale de diffraction augmente si la longueur d’onde augmente
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2- L’écart angulaire
2-1- Définition
Et en déduit que :
Dou l’expression de l’écart angulaire est :
donc :
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Les ondes lumineuses
La figure a cote montre que :
D’où :
Donc :
3- Dispersion des ondes lumineuses
3-1- Définition d’un prisme
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3-2- Dispersion de la lumière blanche par un prisme
3-2-1- Activité
On fait tomber la lumière blanche sur la première
face d’un prisme
3-2-2- Observation
On observe de l’autre cote du prisme le spectre de
la lumière blanche ou la lumière violette est plus
déviée que la lumière rouge
3-2-3- Interprétation
Le prisme dévie différemment chacune des ondes monochromatiques qui composent la lumière blanche et peut ainsi les séparer. Chacune de ces ondes est caractérisée par une fréquence particulière.
Or les réfractions sur chacune des faces du prisme obéissent à la loi de Descartes :
Donc des déviations différentes d’ondes de fréquences différentes impliquent des indices de réfractions différents, donc des vitesses de propagation différentes .l’indice et la vitesse de propagation des ondes dépende donc de la fréquence :
le verre du prisme est donc dispersif
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3-2-4- Formules d’un prisme
(1).
(2)
* La relation entre :
Donc :
On a :
D’où :
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