La diffraction des ondes

Les ondes lumineuses Une fente de largeur a (=50 µm) est éclairée par un faisceau de lumière monochromatique de longueur d’onde  (=660nm=0,66 µm) On observe sur un écran situé à une distance D de la fente une trace discontinue de lumière dans une direction perpendiculaire à la fente.

Les ondes lumineuses Intensité lumineuse (W.m-²) Distance sur l’écran (cm)

L augmente quand a diminue Les ondes lumineuses Influence de la largeur a de la fente Fente de largeur a=15 µm L Fente de largeur a=30 µm L Fente de largeur a=50 µm L L augmente quand a diminue L=largeur de la tâche centrale= distance entre les 2 zones d’extinction situées de part et d’autre de la tâche centrale L’étude quantitative montre que :

Les ondes lumineuses Figure de diffraction observée selon l’obstacle et la nature de la lumière : Fig 1 : Figure de diffraction de la lumière d’un laser, par une fente fine (a) et par un fil (b) Fig 3 : diffraction par une fente d’un faisceau de lumière blanche Fig 2 : Figure de diffraction par un trou Fig 4 : diffraction par un voilage fin de cuisine

Les ondes mécaniques Ces ondes rencontrent une fente de largeur a. On observe des ondes circulaires de même longueur d’onde  Une règle, plongée dans une cuve remplie d’eau, vibre à une fréquence f. Des ondes planes de longueur d’onde  sont observées. avec des zones d’extinction de l’amplitude. =50 mm =50 mm a=200 mm

Les ondes mécaniques Conditions d’observation du phénomène de diffraction : Conclusion : la diffraction est observable et d’autant plus marquée si la dimension de l’obstacle rencontré est voisin ou inférieure à la longueur d’onde .

Les ondes mécaniques Observation du phénomène à l’entrée d’un port :

Caractéristique de la diffraction La diffraction d’une onde est caractérisée par le demi-angle délimitant les 2 zones d’extinction. On le nomme « écart angulaire » noté . Il vérifie la relation :   Diffraction de la lumière d’un laser par une fente de largeur a Diffraction des ondes mécanique d’une cuve à ondes par une fente de largeur a

Compétences exigibles pour le baccalauréat (extrait du BO): La diffraction Compétences exigibles pour le baccalauréat (extrait du BO): Savoir que l’importance du phénomène de diffraction est liée au rapport de la longueur d’onde aux dimensions de l’ouverture ou de l’obstacle. Connaître et exploiter la relation : Identifier les situations physiques où il est pertinent de prendre en compte le phénomène de diffraction. Pratiquer une démarche expérimentale visant à étudier ou utiliser le phénomène de diffraction dans le cas des ondes lumineuses.