Diffraction et interférences – Synthèse

Terminale Spécialité / CHAP P2                        Fiche de synthèse

 Diffraction et interférences – Synthèse

1. Diffraction

La diffraction intervient quand  une onde rencontre une ouverture ou un obstacle sans changer de milieu.

Pour que la diffraction  soit observable, il faut que la largeur de l’ouverture (ou la taille de l’obstacle) ne soit pas trop supérieure à la valeur de la longueur d 'onde.

La diffraction se caractérise par  :[pic 1]

- un changement de direction de propagation de l’onde après l’ouverture ou l’obstacle.

- une variation de l’amplitude de l’onde en fonction de  l’angle par rapport à la direction initiale de l’onde. La plus petite valeur de l’angle  pour laquelle l’amplitude de l’onde s’annule est  appelée  angle caractéristique de diffraction[pic 2]

Figures de diffraction avec des ondes lumineuses monochromatiques :

[pic 14]

Remarques :

• La formule exacte pour la diffraction par une fente est  . Dans le cas expérimental ou l'angle  reste petit, on a (rad)[pic 15][pic 16][pic 17]
• Si on remplace la fente de largeur a par un fil de diamètre égal à la largeur de la fente, la figure de diffraction obtenue est identique.
• Pour mesurer l'angle  avec une fente, on utilise  la relation :   ; Si  petit alors (rad) d'où : .  [pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22]
• Applications de la diffraction : mesure d'une longueur d'onde, du diamètre d'un cheveu ou de la largueur inconnue d'une fente;   critère de Rayleigh pour distinguer deux objets en astronomie, spectres d'émission ( réseaux)

1. Interférences

Lorsque deux ondes de même nature, de même fréquence et présentant un déphasage constant se superposent , on observe le phénomène d’interférences. On dit que les deux sources sont cohérentes.[pic 23]

[pic 24]

Soit deux ondes se superposant au point M :

• Les interférences sont constructives si les deux ondes arrivent en phase au point M. Dans ce cas, les amplitudes des deux ondes s'ajoutent.
• Les  interférences sont destructives si les deux ondes  arrivent en opposition de phase au point M. Dans ce cas , les amplitudes des deux ondes se soustraient.

Aspect spatial[pic 25]

La différence de marche ( ou de chemin optique)  entre deux ondes au point M est la différence de distance parcourue par les deux ondes depuis leurs sources S1 et S2 :

                                      δ = S2M-S1M=d2-d1[pic 26]

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