I ) nature ondulatoire de la lumière : 1 ) diffraction de la lumière : Lorsque un faisceau de lumière monochromatique ( constitué d une seule couleur ) passe à travers une fente fine ( ou obstacle fine ),la lumière subit un phénomène d étalement dans la direction perpendiculaire à la fente, avec une succession de zones lumineuses et de zones sombres ( la tache centrale est plus lumineuse que les autres taches et deux fois plus large ). Lorsqu un faisceau de lumière monochromatique passe à travers un trou circulaire de faible diamètre. On observe une succession d anneaux brillants et sombres. La lumière subit une diffraction dans les deux expériences précédentes : ce phénomène permet d affirmer que la lumière présente un caractère ondulatoire. Remarque : La lumière est une onde dont la nature est différente des ondes mécaniques étudiées précédement. en effet la lumière se propage dans le vide. c est une onde électromagnétique. 2 ) Propriétés des ondes lumineuses : La couleur d une radiation lumineuse ( une radiation est une onde monochromatique sinusoidale ) est associée à sa fréquence. pour des raisons de commodité les radiations sont généralement caractérisées par leur longueur d onde dans le vide 0. La vitesse de la lumière dans le vide ( constante universelle ) est c = 3,00.10 8 m.s -1 ( valeur exacte : c = 299.792.458 m.s -1 ). La longueur d onde dans le vide 0 est liée à la fréquence par la relation : Une lumière polychromatique est un superpositon de radiations monochromatiques de longueurs d onde différentes. la lumière blanche contient toutes les radiations de longueurs d onde ( dans le vide ) comprises entre 400nm (violet) à 800nm (rouge). Remarque : les radiations ultraviolettes ( 0 < 400nm ) et les radiations infrarouges ( 0 > 800nm) sont donc invisibles pour l œil humain. http://elotor.e-monsite.com Page 1
3 ) Diffraction de la lumière blanche : La figure de diffraction obtenue présente une tache centrale blanche et des taches latérales irisées. Le phénomène de diffracton dépend de la longueur d onde : les radiatons rouges sont deux fois plus dévi»es que les radiations violettes. 4 ) Diffraction et écart angulaire : En utilisant des fentes de différentes largeurs a, on observe que la déviation est inversement proportionnelle à la largeur de la fente. l écart angulaire entre la direction de propagation du rayon incident et la direction correspondant à la première extinction est donné par la relation : Remarque : Si est petit alors tan ( en rad ) : tan = L / 2. D avec L largeur de la tache centrale et D distance entre la fente et l écran. en déduit que = L / 2. D http://elotor.e-monsite.com Page 2
II) Propagation de la lumière dans les milieux transparents : 1 ) les caractéristiques d une radiation ( lumière monochromatique ). Une onde monochromatique est caractérisée par sa fréquence, indépendante de la nature du milieu de propagation : à une couleur correspond une fréquence quelque soit le milieu de propagation. En revanche la longueur d onde d une radiation dépend du milieu de propagation. 2 ) Célérité et indice de réfraction : La célérité v d une onde lumineuse dans un milieu donnée est caractéristique de ce milieu et est toujours inférieur à la célérité c de la lumière dans le vide. On définit l indice de réfraction d un milieu transparent par la relation : Exemple : 3 ) Rappel du 1 er Bac : loi de Snell-Descartes relative à la réfraction : n 1.sin i 1 = n 2. sin i 2 4) longueur d onde dans un milieu matériel : La longueur d onde d une radiation dans un milieu matériel transparent d indice de réfraction n est : http://elotor.e-monsite.com Page 3
Exercice d application : 5 ) La dispersion de la lumière : a) Expérience : La vitesse de la lumière ( et donc l indice de réfraction ) dépend de la fréquence de la radiation ( la lumière monochromatique ), on dit que le milieu est dispersif. b) Relation du prisme : A Le volet est plus dévie que le rouge Sin i = n.sin r n.sin r = sin i A = r + r D = i + i A http://elotor.e-monsite.com Page 4
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