La diffraction

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Extrait

La diffraction (fiche - Terminale S)

Objectifs : • Rappeler les caractéristiques des ondes progressi ves périodiques, puis présenter le phénomène de diffraction. • Décrire un montage expérimental permettant d’obse rver la diffraction d’une onde lumineuse monochromatique. • Étudier l’influence de sa longueur d’onde et de l a dimension de l’obstacle diffractant. • Indiquer quelques applications du phénomène. 1. Rappel : propriétés des ondes progressives pério diques Une onde progressive est le phénomène de propagatio n d’une perturbation, de proche en proche, sans transport de matière, mais a vec transport d’énergie. Exemple :vagues, onde acoustique ou lumière.

Une onde progressive estpériodiquesi la perturbation est produite de manière périodique par la source émettrice. On considèrera souvent desondes progressives sinusoïdales(voir fiche dédiée). Les ondes progressives périod iques possèdent les propriétés suivantes :

→S’il faut un tempsτce(en s) à la perturbation pour parcourir une distan D(en m), la céléritév(notée aussic. Elle s’exprime en m/s, comme une) de l’onde est vitesse. La célérité d’une onde dépend de son milieu de propagation. Pour une onde 8 sonore, v≈340 m/s. Celle de la lumière dans le vide ou dans l’air est de 3,00 × 10 m/s ; elle est plus faible dans un matériau comme l e verre ou l’eau.

→Une onde progressive périodique a unedouble périodicité: •Temporelle, caractérisée par sapériodeT(en s). La fréquencef(en Hz) est l’inverse

de la périodeT:

. La fréquence est indépendante du milieu de propa gation.

•Spatiale, caractérisée par salongueur d’onde(en m), satisfaisant les relations . En fait,λest la distance parcourue par l’onde pendant une p ériodeT.

→ués à la même distance de laL’ensemble des points du milieu de propagation sit source émettrice constitue unfront d’onde. La distance minimale non nulle entre deux fronts d’onde présentant le même état vibratoire es t lalongueur d’ondeλ. C’est par exemple la distance entre deux vagues consécutives :

2. Le phénomène de diffraction Enoptique géométrique, on considère lemodèle du rayon lumineuxpour décrire le