Chapitre 4: Interférences Flashcards
Comment observer des interférences?
Des interférences s’obtiennent avec des ondes de même fréquence et présentant un déphasage constant. Les sources qui émettent ces ondes sont des sources ponctuelles en phase
Interférences (def)
Quand deux ondes de même fréquence traversent en même temps une même région de l’espace, il peut y avoir des interférences entre les deux ondes
Principe de superposition
Quand deux ondes passent en même temps par une même région de l’espace, l’élongation résultante est la somme algébrique des élongations des deux ondes
Application du principe de superposition aux ondes sinusoïdales (interférences constructives)
Il y a interférences constructives quand deux ondes de longueur d’onde λ, se déplaçant dans un milieu homogène et provenant de deux sources ponctuelles en phase, arrivent en phase en un point.
L’amplitude de l’onde résultante est alors supérieur à celle des ondes de départ
Application du principe de superposition aux ondes sinusoïdales (interférences constructives)
Il y a interférences destructives quand deux ondes de longueur d’onde λ, se déplaçant dans un milieu homogène et provenant de deux sources ponctuelles en phase, arrivent en opposition de phase en un point.
L’amplitude de l’onde résultante est alors nulle
Condition ondes constructives
Deux ondes de même fréquence proviennent respectivement de deux sources S1 et S2. EN S1 et S2, les deux ondes sont en phase pour arriver en un point M de l’espace, chaque onde parcourt un trajet différent. L’onde 1 parcourt le trajet d1=S1M et l’onde de parcourt le trajet d2=S2M. Cette différence de distances parcourues par les ondes 1 et 2 entraîne un déphasage entre les deux ondes lorsqu’elles arrivent en M.
En un point M où les interférences sont constructives parviennent des ondes qui ont parcouru les distances d1=S1M et d2=S2M de sorte que: d2-d1=k x λ avec k un entier relatif.
Condition ondes destructives
Deux ondes de même fréquence proviennent respectivement de deux sources S1 et S2. EN S1 et S2, les deux ondes sont en phase pour arriver en un point M de l’espace, chaque onde parcourt un trajet différent. L’onde 1 parcourt le trajet d1=S1M et l’onde de parcourt le trajet d2=S2M. Cette différence de distances parcourues par les ondes 1 et 2 entraîne un déphasage entre les deux ondes lorsqu’elles arrivent en M.
En un point M’ où les interférences sont destructives parviennent des ondes qui ont parcouru les distances d1=S1M’ et d2=S2M’ de sorte que: d2-d1=(k + 1/2)x λ avec k un entier relatif.
Expérience des trous ou des fentes d’Young (montage et observations)
Pour observer une figure d’interférences stable avec de la lumière, il faut éclairer deux trous (ou deux fentes) avec une unique source lumineuse monochromatique. Ces trous, dits sources secondaires, émettent alors des ondes de même fréquence et de déphasage constant; ils jouent le rôle de sources ponctuelles en phase.
Propagation onde lumineuse
L’onde lumineuse se propage dans un milieu homogène caractérisé par son indice n.
L’indice (ou indice de réfraction) d’un milieu homogène est défini par: n=c/v
où c désigne la vitesse de la lumière dans le vide et v la célérité de la lumière dans le milieu. Pour l’air, n=1,00
Différence de chemin optique (def)
On définit la différence de chemin optique ΔL entre les deux ondes: ΔL= nx(S2P-S1P) avec n l’indice du milieu de propagation
Conditions d’interférences constructives
Si la différence de chemin optique ΔL est telle que ΔL= k x λ0 avec k ∈ Z, les ondes arrivent en phase en P. Les interférences sont constructives. On observe alors des franges brillantes
Condition d’interférences destructives
Si la différence de chemin optique ΔL est telle que ΔL= (k x 1/2)λ0 avec k ∈ Z, les ondes arrivent en opposition de phase en P. Les interférences sont destructives. On observe alors des franges sombres
Interfrange
L’interfrange est la distance séparant les centres de deux franges brillantes consécutives ou les centres de deux franges sombres consécutives (démonstration à connaître)
