Les principales caractéristiques de la lumière

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1 Les pncpales caactéstques de la lumèe Il exste deux sotes de cops lumneux : 1. les cops qu émettent de la lumèe : le solel (énege nucléae) ; les soldes ncandescents : une flamme (énege chmque) ; le flament des lampes (énege électque) ; les gaz endus lumnescents (énege électque et chmque). 2. les cops qu dffusent ou éfléchssent la lumèe : Ces cops ne sont lumneux que pace qu ls sont éclaés (la lune, un monument, un goupe de pesonnes qu posent pou une photogaphe). Natue de la lumèe La lumèe est un phénomène électomagnétque de type ondulatoe (= vbatoe). Elle est émse pa des souces généatces de copuscules nommés photons (= quanta lumneux). Les photons tanspotent une énege (hf) et une mpulson (hf/c) (= quantté de mouvement). h est la constante de Planck* (vo défnton dans lve de physque) ; f est la féquence ondulatoe ; c est la célété (ou vtesse de popagaton). Le phénomène ondulatoe est ms en évdence pa les expéences de dffacton et d nteféences, le phénomène copusculae à l ade de souces lases utlsées dans des expéences sophstquées. *La constante de Planck est unveselle. Elle possède la même valeu pou tous les photons de la natue : 6, joules. s -1. Comment s effectue l émsson de lumèe? L émsson des ondes lumneuses pa les atomes métallques (flaments tungstène ou vapeus de métaux (sodum, mecue, etc.) et les gaz aes (néon, xénon, etc.) endus ncandescents pa le passage du couant), l hydogène (ou deux atomes d hydogène sont tansfomés en un atome d hélum los de la fuson nucléae solae) est lmtée dans le temps. La duée d émsson vae appoxmatvement de 10-9 à seconde. On dt que l atome émet des tans d ondes (de photons). L émsson epend de nouveau apès un laps de temps de l ode de 10-9 seconde. Ce sont des mllads de mllads de tans d ondes éms pa une souce qu donnent l aspect d une contnuté lumneuse. Cous de photogaphe Alan Lavèe 1

2 Les féquences et les longueus d ondes Les photons possèdent des nveaux d énege dfféents suvant leu état d exctaton et sont caactésés pa une longueu d onde. Les longueus d ondes ou adatons se détemnent à l ade d appaels complexes et leus valeus coespondent à la dstance sépaant deux cêtes de la coube snusoïdale de la popagaton du specte électomagnétque. Cette dstance ou longueu d onde est expmée en nanomète (1 nm = 10 6 mm = 10 9 m) ou en angstöm (1 Å = 10 7 mm). Exemple : s = 1 nm La longueu d onde est de 1 nm La féquence (f) est le nombe de pcs dentques (ou cycles) qu passent en un pont donné pa seconde. L unté est le Hetz. Les photons du specte vsble oscllent ente à fos pa seconde. Exemple : s T = 1 s (T est la péode) ; f = 1/T ; donc f = 1/1 = 1 Hetz La féquence est de 1 Hetz. s -1 (1 Hetz/s) (Une adaton ouge a une féquence de Hetz/seconde) Les dfféentes ondes électomagnétques La lumèe blanche émse pa le solel (fuson nucléae) et les cops ncandescents, est composée de nombeuses adatons dont les longueus d ondes vont de 400 nm (volet) à 700 nm (ouge). Nos yeux peçovent ces adatons, mas les ondes électomagnétques de la lumèe s étendent jusqu à l ultavolet lontan (envon 200 nm) et dans l nfaouge lontan (jusqu à nm). Specte de la lumèe vsble Cous de photogaphe Alan Lavèe 2

3 Au delà de 200 nm nous touvons des ayons sans patculatés, pus les ayons X (mous, moyens et dus) et les ayons gamma en lmte du specte (les plus énegétques). Au delà de nm on ente dans le domane des ondes ado (gandes longueus d ondes, les mons énegétques). La vtesse de popagaton de la lumèe Specte de toutes les ondes électomagnétques La vtesse de popagaton (= célété (c))de la lumèe est de km. s -1 ( km/s) dans le vde (sdéal = espace) (exactement de ,458 km/s) ; elle est légèement monde dans l a (atmosphèe) à cause des molécules et patcules en suspenson qu la alentssent. Dans les calculs smples nous consevons la valeu de km/s, sans appote d eeu notable. La vtesse de popagaton de la lumèe est donnée pa la fomule c =. f qu est une constante de la natue ( km. s -1. A pat de cette fomule on peut calcule : la féquence ondulatoe : f = c/ ; la longueu d onde = c/f. Nous en dédusons que la féquence ondulatoe est popotonnelle au nveau d énege (hf) des photons et nvesement popotonnelle à la longueu d onde. Exemple : les adatons UV. qu possèdent des féquences ondulatoes élevées ont des longueus d ondes plus coutes que celles des adatons IR. La lumèe blanche La lumèe podute pa une souce lumneuse est généalement non coloée : telle celle émse pa le solel, ou une lampe à ncandescence. Nous l appelons lumèe blanche. Analyse et synthèse de la lumèe blanche Nous nteceptons un fasceau de lumèe blanche à l ade d un psme en vee. Nous obsevons alos un fasceau coloé à la sote du psme. Sa pojecton su un écan donne une bande coloée dont les tentes vont de façon contnu du ouge au bleu : cette bande coloée est le specte contnu* de la lumèe blanche (fg. c apès). *Les dfféentes couleus ne sont pas sépaées les unes des autes. Le bleu est plus dévé que le ouge. Cous de photogaphe Alan Lavèe 3

4 Décomposton de la lumèe blanche en ces composantes La décomposton de la lumèe blanche pa un psme en vee est un phénomène de dspeson (obtenu apès une double éfacton * a/vee et vee/a). Un ac en cel se fome apès la plue ou pès d une cascade gâce aux gouttelettes d eau en suspenson qu agssent chacune comme un psme. La éfacton des ondes est obtenue quand elles passent d un mleu dans un aute d ndce dfféent et ou la vtesse de popagaton est dfféente. Les dfféentes adatons qu composent la lumèe blanche peuvent également ête mses en évdence à l ade d un éseau de dffacton (fentes de Young). Concluson : La lumèe blanche est composée d une multtude de adatons (classées en sept goupes : ouge, oange, jaune, vet, bleu, ndgo, volet). La ecomposton des dfféentes adatons edonne la lumèe blanche. Pou éalse cette synthèse nous plaçons, à la sote du psme, une lentlle convegente ; en eculant l écan, nous etouvons l mage de la fente de couleu blanche (fg. c dessous). Les adatons monochomatques La ecomposton de la lumèe blanche Une lumèe dont la dspeson pa un psme ne lasse appaaîte dans son specte qu une ae coloée est appelée adaton monochomatque (une seule couleu). Il exste des lampes émettant une lumèe ne compotant qu une ou quelques adaton(s) (ex. : lampe à vapeu de sodum émettant dans le jaune = 489 nm) ou ne compotant que quelques adatons monochomatque (specte dscontnu) (ex. :lampe à vapeu de mecue émettant dans le jaune = 576 et 579 nm, dans le vet = 546 nm, dans le bleu = 435 nm et dans le volet = 405 nm). Cous de photogaphe Alan Lavèe 4

5 Les pncpales caactéstques de la lumèe Les lases émettent également dans une seule longueu d onde. Quand nous plaçons un flte coloé devant un objectf, nous aêtons toutes les adatons de la lumèe blanche sauf une (celle de la couleu du flte). Nous éalsons ans une lumèe monochomatque. La tempéatue de couleu La lumèe blanche ssue du solel, suvant l heue, la sason et l état de l atmosphèe, vae en ntensté ans qu en popoton de adatons les unes pa appot aux autes, appotant une domnante vsble. Les lampes éclas (flashes) podusent une lumèe de composton spectale analogue à la lumèe (moyenne) du jou (ente 5000 et 6000 kelvn). La lumèe solae ves md, le cel bleu, les flashes électonques founssent une lumèe à domnante bleue (de K à 5000 K : popoton de adatons bleues > aux adatons ouges). La lumèe solae à l aube et au cépuscule, les cops ncandescents (lampes à flament, flamme de bouge, etc.) founssent une lumèe à domnante ouge (de 200 K à 3200 K : popoton de adatons ouges > aux adatons bleues). Cous de photogaphe Alan Lavèe 5

6 Pouquo le cel change-t-l de couleu losque le solel se couche? (Une mse en évdence concète de la dffuson et de la tempéatue de couleu de la lumèe). Le so, losque le solel se couche à l'hozon, nous ne pecevons que la composante ouge de ses ayons. Pou compende ce phénomène, l faut savo que la lumèe est fomée d'une supeposton d'ondes électomagnétques de dfféentes couleus, qu se dstnguent les unes des autes pa leus dfféentes longueu d'onde. Note œl peçot les longueus d'onde compses ente 0,4 mcomète pou le volet à 0,8 mcomète pou le ouge. Mas l ne peut les vo quand elles sont mélangées, ce qu donne la sensaton de lumèe blanche. Ce phénomène est dentque à celu qu se podut losqu'on egade un dsque pent avec toutes les couleus de l'ac-en-cel, et que celu-c toune à tès gande vtesse : la étne ne peut plus dstngue les tentes et on ne vot plus que du blanc. La dffuson des couleus naît de la enconte de la lumèe et de la matèe Losque l'onde électomagnétque enconte de la matèe, elle est absobée pus éémse dans toutes les dectons, c est ce que l'on appelle la dffuson. Quand l'objet éclaé est massf, comme la majoté des objets consttuant note envonnement vsuel, l'onde électomagnétque est dffusée dans une decton pvlégée, ce qu pemet à note étne de cée une sensaton de vson de l'objet. Les phénomènes de dffuson se manfestent tout autement quand la lumèe tavese note atmosphèe fomée de molécules de tès pettes talles, de l'ode du mlladème de mète. La éémsson de l'onde absobée obét alos à une aute lo physque, la lo de Raylegh, qu mplque fotement la longueu d'onde : une molécule éclaée en lumèe bleue dffusea ans seze fos plus le ayon lumneux que s la lumèe qu l'éclae est ouge. Résultat : losqu'un ayon solae, qu est consttué de la somme des longueus d'onde coespondant aux dfféentes couleus du psme, tavese les 10 klomètes qu composent note atmosphèe, c'est sa composante bleue qu va ête vue pa les obsevateus, pusqu'elle sea éémse seze fos plus pa les patcules atmosphéques que sa composante ouge. Volà pouquo le cel est bleu la plus gande pate de la jounée. Dans la jounée, losque le solel est au zénth, on ne peçot que la composante bleue du ayonnement solae. Cous de photogaphe Alan Lavèe 6

7 En evanche, le so, les ayons du solel tavesent, pou nous attende, une épasseu atmosphéque de pluseus centanes de klomètes. Leu lumèe bleue, à foce d'ête dffusée, ne nous pavent plus. Résultat : nous voyons un cel ouge, "dépoullé", de note pont de vue, de sa composante bleue". Le so, le solel su la lgne d hozon, on ne peçot que la composante ouge du ayonnement solae. Popos de Mchel Cabane physcen-planétologue, Maîte de conféences à l Unvesté Pee et Mae Cue à Pas. Les mleux de popagaton On dstngue tos types de mleux de popagaton : 1. Les mleux tanspaents qu se lassent tavese pa la lumèe. L a, le vee, l eau sont les mleux tanspaents les plus usuels. Le vde est également un mleu tanspaent. La lumèe s y popage à la célété (c = km. s -1 ). 2. Les mleux opaques qu ne se lassent pas tavese pa la lumèe. Le bos, le métal, un ête human en sont des exemples L énege lumneuse qu ls eçovent est en pate dffusée ou éfléche, en pate tansfomée en une aute fome d énege (généalement themque). 3. Les mleux tanslucdes qu se lassent tavese pa la plus gande pate de l énege lumneuse ncdente, mas dont la vson à taves eux est floue. Le vee dépol, le quatz, l eau touble en sont des exemples. Remaques : 1. Losqu une onde tavese un mleu, une pate plus ou mons gande de son énege y est pedue pa absopton. Cette énege absobée est pncpalement tansfomée en énege themque. 2. Les qualfcatfs «tanspaent», «opaque», «tanslucde», attbués aux mleux optques sont souvent foncton de l épasseu du mleu tavesé. Ans l eau, mleu tanspaent, devent opaque quand l épasseu attent quelques centanes de mètes ; l o, mleu opaque, devent tanspaent en feulle tès mnce. Cous de photogaphe Alan Lavèe 7

8 La popagaton de la lumèe La lumèe se popage en lgne dote. Cette caactéstque s obseve faclement dans une pèce obscue où une souce lumneuse ponctuelle émet un fasceau lumneux (fg. c-apès). La lumèe se popage à l ntéeu d une poton d espace lmtée pa des dotes. L écan ne eçot de la lumèe que s les deux daphagmes et la souce lumneuse sont algnés, ce qu démonte la popagaton ectlgne. Règle : Dans un mleu tanspaent homogène, la lumèe povenant d un pont lumneux se popage suvant des lgnes dotes ssues de ce pont : Ces dotes sont appelées des ayons lumneux. (a) Nous admettons qu une souce lumneuse est consttuée pa une nfnté de souces ponctuelles, donc émet (ou envoe) une nfnté de ayons lumneux. Losque la souce lumneuse est tès élognée, les ayons qu en patent sont paallèles, donc on obtent un fasceau paallèle. (b) Cous de photogaphe Alan Lavèe 8

9 Nous admettons qu un fasceau lumneux est consttué pa une nfnté de ayons lumneux. Le fasceau lumneux est donc une poton d espace dans laquelle se popage la lumèe. Un fasceau lumneux tès étot est appelé un pnceau. Il matéalse appoxmatvement un ayon lumneux, ben que celu-c ne pusse ête solé. Suvant les dectons pses pa la lumèe un fasceau est : Convegent ou dvegent s l s agt d une onde sphéque (fg. a) Cylndque ou paallèle s l s agt d une onde plane (fg. b) En (a) le contou du fasceau éms pa une souce ponctuelle est conque. L onde est sphéque. En (b) une onde plane se popage en donnant un fasceau cylndque. Le ayon, pependculae au tan d onde, est matéalsé pa un pnceau étot. Les quate pncpales popétés de la lumèe 1. La éflexon 1 èe lo : L angle de éflexon d un ayon lumneux est égal à son angle d ncdence, quelles que soent les adatons lumneuses. α = α Où est le ayon éfléch et le ayon ncdent. 2 ème lo : Le ayon ncdent, le ayon éfléch et la nomale N à la suface éfléchssante sont stués dans le même plan. Cous de photogaphe Alan Lavèe 9

10 Une onde lumneuse possède la popété de se éfléch su un obstacle de fome quelconque. Les sufaces planes (métal lsse, plan d eau, vte), mas également paabolques (optques de phaes, fous solaes) ou sphéques (mos convexes ou concaves) consttuent des mos éfléchssant la lumèe. La lo de la éflexon est généale. Elle s applque aux sufaces de fomes quelconques. Il y a éflexon totale losqu un fasceau de ayons lumneux fappe une suface égulèe (= textue lsse ; ne pas confonde avec plane) ; chaque ayon est alos éfléch suvant la ègle de la éflexon (fg. a). Su une suface lsse l y a fomaton d une mage. Nous palons de éflexon dffuse s un fasceau de ayons fappe une suface égulèe (= textue ugueuse) ; chaque ayon est alos éfléch dans une decton dfféente (fg. b). En ègle généale l n y a pas fomaton d une mage. Fg. a : éflexon totale Fg. b : éflexon dffuse Remaque : La éflexon ne s effectue, sans dffuson assocée, que s les sufaces éfléchssantes emplssent deux condtons : La pemèe est que leus dmensons soent gandes devant la longueu d onde de la lumèe utlsée, ce qu est patquement toujous éalsé. La seconde suppose que la talle des défauts et des égulatés de suface sot nféeue à ʎ/4. La constucton de sufaces éfléchssantes de qualté est donc délcate, du fat de la dffculté à empl cette seconde condton (mos et objectfs). La éfacton de la lumèe La éfacton est le busque changement de decton que subt la lumèe en tavesant la suface de sépaaton de deux mleux tanspaents (suface éfngente*). Ce changement de decton est dû à une vtesse (célété) de popagaton dfféente de la lumèe. *En optque nous nommons dopte la suface sépaant deux mleux tanspaents. Ce sont les phénomènes de éfacton (au nveau de l objectf) qu pemettent la fomaton des mages au plan flm (mas nous y evendons avec l étude de l optque photogaphque). Cous de photogaphe Alan Lavèe 10

11 N α I N n 2 1 èe lo : Le ayon éfacté est dans le plan d ncdence. N α I α N n 2 Cous de photogaphe Alan Lavèe 11

12 2 éme lo : Pou deux mleux tanspaents donnés, le appot du snus de l angle d ncdence au snus de l angle de éfacton est constant qu elle que sot la valeu de l angle d ncdence. N N N I I I α α α N N N n 2 sn α = constante sn α sn α = n, d où sn α = n. sn α sn α où n est l ndce du cops éfactant la lumèe. Les ndces sont toujous donnés pa appot à l a*. * Remaque : Les ndces de popagaton dans le vde et dans l a étant tès appochant (mons de 0,03 % d eeu), nous consdéons dans les calculs couants qu ls se confondent ; l event au même de pende comme ndce absolu de l a la valeu 1,00. Les ndces de éfacton sn α c 1 En patant de la fomule c-dessus, nous avons la elaton = --- sn α c 2 Où c 1 est la célété dans le mleu 1 (ncdent) et c 2 la célété dans le mleu 2 (émegent = éfactant). c 1 n 2 Donc ----= --- ou n 2 / 1 est l ndce de éfacton du mleu 2 pa appot au mleu 1. c 2 1 S le mleu 1 est le vde, ce appot se nomme ndce de éfacton absolu du mleu consdéé et dans ce cas n 2 / vde est noté smplement n 2. Cous de photogaphe Alan Lavèe 12

13 Exemples : (avec c vde = km. s -1 ) ; 1. Dans le vee odnae, elle vaut c vee = km. s -1 L ndce absolu de éfacton n vee est donc égal à c / c vee, sot 1, Dans l eau, elle vaut c eau = 2, km. s -1 L ndce absolu de éfacton n eau est donc égal à c / c eau, sot 1,33. La mesue des ndces de éfacton est une méthode de mesue de la célété de la lumèe dans un mleu. Défntons L ndce de éfacton (n) est le appot de la vtesse de popagaton de la lumèe dans le peme mleu à sa vtesse dans le deuxème mleu. Pou un mleu tanspaent et homogène, l ndce absolu de éfacton, noté n, est tel que : Quelques ndces Le vde : 1, ; célété de la lumèe dans le vde n = célété de la lumèe dans le mleu concené Les gaz : a = 1, ; Hydogène = 1, ; Doxyde de cabone = 1, ; Les lqudes : eau = 1,33 ; l éthanol = 1,30 ; Les soldes : vee odnae = 1,50 ; damant = 2, 42 ; plexglas =1,49. La lo de Descates sn α c 1 sn α c 1 c L expesson = ---- se tansfome en : = (---). (---) sn α c 2 sn α c c 2 O c / c 1 et c / c 2 sont les ndces absolus des deux mleux. Pa conséquent l expesson de la lo de Descates pou la éfacton devent : sn α n = --- sn α sot : n1. sn α = n2. sn α Cous de photogaphe Alan Lavèe 13

14 Applcaton à la tavesée d un dopte Deux cas se encontent : 1. S la lumèe pénète dans un mleu plus éfngent (d où célété monde), alos < n 2. D apès la lo de Descates,. sn α = n 2. sn α, donc α > α (fg. a). 2. S la lumèe pénète dans un mleu mons éfngent, alos n1 > n2. On en dédut que α < α (fg. b). N N α α I I α α N n 2 N n 2 Fg. a Fg. B S < n 2 le ayon éfacté se appoche de la nomale au dopte (fg. a). S > n 2 le ayon éfacté s écate de la nomale au dopte (fg. b). Cas d un ayon pependculae au dopte. N N I I N n 2 N < n 2 > n 2 Concluson : Un ayon ncdent qu passe pa la nomale au pont d ncdence I a une éfacton nulle, donc l n est pas dévé. La éfacton lmte S nous envoyons su un dopte (pa exemple a/vee) des ayons de plus en plus nclnés pa appot à la nomale, l angle d émegence (de éfacton) augmente, α estant toutefos nféeu à α. Losque l ncdence devent asante (α = 90 ), l angle d émegence attent une valeu lmte, notée l, telle que :. sn 90 = n 2. sn l, d où sn l = ---- n 2 Cous de photogaphe Alan Lavèe 14

15 Exemple : n1 = 1,00 (a) ; n2 = 1,50 (vee odnae) ; = 0,666, d où l = 42 1,50 N α I α N n 2 La noton de éfacton lmte concene le passage de la lumèe d un mleu mons éfngent à un plus éfngent. La éflexon totale Pouquo pale de nouveau de la éflexon dans un paagaphe consacé à la éfacton? Nous allons le compende avec se qu sut. S nous envsageons le cas nvese, celu du passage de la lumèe d un mleu plus éfngent à un mons éfngent, (en gadant les même mleux que pécédemment), et en applquant la lo du etou nvese de la lumèe, nous constatons que l angle d émegence dans l a est supéeu à l angle d ncdence dans le vee. S nous fasons coîte l angle d ncdence jusqu à la valeu lmte l, le ayon émegeant devent asant (90 ) su le dopte. N α α I α α α αl N S l angle d ncdence dépasse la valeu l, l expéence (dé)monte que le ayon se éflécht totalement à la suface du dopte (ayon le plus à dote su la photo c-dessous). On dt qu l y a éflexon totale. Cous de photogaphe Alan Lavèe 15

16 Exemple : Il y a éflexon totale avec un dopte vee/a dès que l angle d ncdence dépasse 42 (vee odnae). Remaque : Les applcatons de la éflexon totale en optque sont nombeuses. Sgnalons les fbes optques, les fontanes lumneuses, les psmes utlsés dans les jumelles, etc. Dans ce qu pécède nous n avons palé que du ayon lumneux ncdent et de sa éfacton (ayon éfacté) apès passage de la suface de sépaaton de deux mleux tanspaents d ndce dfféent (le dopte). Il faut savo que tout phénomène de éfacton s accompagne d un phénomène de éflexon (véfant α = α ). N α α I N n 2 Phénomène de éflexon patelle los d une éfacton La lo du etou nvese de la lumèe Le tajet suv pa la lumèe n est pas modfé losque nous nvesons son sens de popagaton. Cela est valable pou les los de la éflexon et de la éfacton. Cous de photogaphe Alan Lavèe 16

17 L absopton de la lumèe Quand la lumèe pénète dans un mleu (tanspaent ou opalescent) ou est éfléche su un objet opaque (vo paagaphe su les dfféentes adatons et la couleu des objets), ce dene etent et/ou éflécht une pate du flux lumneux : c est l absopton. L absopton de lumèe La pate absobée pa le mleu est tansfomée en chaleu (le cas le plus féquent), énege électque ou chmque (pou de plus amples ensegnements vo lve ou atlas de physque). La dffuson de la lumèe La dffuson est un pocessus pa lequel la lumèe change de decton de popagaton en tavesant un mleu. La pobablté de dffuson coît énomément quand la longueu d onde (α) dmnue. La dffuson de la lumèe est popotonnelle à 1/ α 4 tant que les dmensons de l objet dffusant sont nféeues à la longueu d onde. Exemple : S la Tee état dépouvue d atmosphèe (comme la Lune) le cel seat no dans la jounée comme la nut. La lumèe du solel est dffusée dans toutes les dectons (lumèe non polasée) pa les molécules d a (oxygène, azote, gaz aes) et de vapeu d eau. Ce sont les adatons de plus coutes longueu d onde (bleues) qu sont les plus dffusées, d où la couleu du cel. Quand le solel est à l hozon le tajet des ayons lumneux est plus long que quand l est haut dans le cel : la lumèe bleue (adatons dans les 400 nm) est fotement dffusée en dehos de la lgne de vue et le solel nous appaaît donc ouge. (Rele «Pouquo le cel change-t-l de couleu?». Une expéence smple pou mette en évdence le phénomène de dffuson de la lumèe Des molécules de lpde en suspenson dans l eau dffusent la lumèe blanche. Ans, quelques gouttes de lat dans l eau (soluton opalescente apès agtaton) appaassent ougeâte pa tanspaence et bleuâtes vues d en haut. Cous de photogaphe Alan Lavèe 17

18 La dspeson de la lumèe Expéence de dffuson de la lumèe L ndce de éfacton n d un cops (vee, eau, a, etc.) dépend ente aute de la longueu d onde α, c est la dspeson. S nous potons les valeus de n en foncton de α, nous obtenons la coube de dspeson du cops. La dspeson ntevent avec tous les ayonnements électomagnétques (lumèe, ondes ados) et son. d n S n dmnue quand α augmente, c est-à-de s α < 0, nous avons une dspeson d nomale. dn S au contae n augmente avec α, c est-à-de ---- α > 0, nous avons une dspeson d anomale, phénomène ae qu appaaît sutout dans les domanes d absopton optque. La dffacton de la lumèe La dffacton coespond à la défomaton d une onde los de son passage à taves un ofce dont la dmenson est de l ode de gandeu de la longueu d onde. Nous mettons en évdence le(s) phénomène(s) de dffacton de la lumèe à l ade d un dspostf assez smple compenant un lase (souce de lumèe cohéente = monochomatque = 1 seule adaton, vo une seule longueu d onde), un daphagme (un caton opaque pecé d un fn tou cculae fat l affae) et d un écan pou obseve le phénomène (fg. c-dessous). Cous de photogaphe Alan Lavèe 18

19 Su l écan nous obsevons une tache lumneuse entouée d anneaux (fg. c-dessus). Cette tache, avec ses anneaux cculaes est le ésultat de l émsson, pa dffacton, d ondes (sphéques dans cet exemple) à pat du tou. Nous etenons de cette expéence qu apès passage dans un ofce étot, le pnceau lumneux s élagt. L élagssement est d autant plus mpotant que le damète du tou est plus pett (volà pouquo, en photogaphe, l ne faut pas feme au maxmum son daphagme, sous pene de vo appaaîte des phénomènes de dffacton qu nuont à la qualté de l mage). Concluson : Un écan (daphagme) pecé d un tou tès fn dffacte la lumèe. Le tou se compote comme une souce secondae de lumèe. De plus l expéence (dé)monte qu l n est pas possble d sole un ayon lumneux. Les nteféences de la lumèe (nteféences lumneuses) Nous mettons en évdence le(s) phénomène(s) d nteféence de la lumèe à l ade d un dspostf assez smple compenant comme pécédemment un lase, deux daphagmes (un caton opaque pecé de deux fns tous cculaes et poches l un de l aute) et d un écan pou obseve le phénomène ; une lentlle convegente pemet de concente la lumèe (fg. c-apès). Nous obsevons su l écan une tache lumneuse consttuée de deux fgues qu se supeposent (fg. c-dessus) : la tache centale, patquement dentque à la pécédente ; des fanges ectlgnes sombes et bllantes, dont la decton est othogonale à la dote jognant les deux tous S 1 et S 2. La popagaton de la lumèe dans un système optque Une lentlle convegente change la decton des ayons paallèles en les fasant convege au foye mage F (phénomène de éfacton). O F Cous de photogaphe Alan Lavèe 19

20 Une lentlle dvegente change la decton des ayons paallèles en les fasant dvege (éfacton). F O Dans un système optque dvegent le foye F est stué du côté de l objet (le foye mage F est confondu avec le foye objet F). Nous evendons plus en détal (dans un aute tutoel) su cet aspect de la lumèe avec l étude de la fomaton des mages dans un système optque (tel un objectf). Cous de photogaphe Alan Lavèe 20