II. Interférences 1. Mise en évidence expérimentale

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1 II. Interférences 1. Mise en évidence expérimentale
Sources synchrones : même fréquence et vibrent en phase à tout instant Les ondes émises par chaque source se superposent, on dit qu’elles interfèrent.

2 Avec les ondes lumineuses
On envoie un rayon laser à travers une fente de petite dimension (largeur a) : on observe une figure de diffraction On envoie un rayon laser à travers deux fentes de largeur a séparées par une distance b (fentes d’Young) : on observe une figure de diffraction striée d’une alternance de bandes noires et lumineuses : ce sont des franges d’interférences

3 Définition : Il y a interférence en tout point d’un milieu où deux ondes de même fréquence ( synchrones) se superposent.

4 2. Interprétation Observons le croisement de deux ondes a la surface de l’eau : L’amplitude au point P de la surface est égale à la somme des amplitudes de chacune des ondes incidentes en ce point. Les ondes se croisent sans être perturbées.

5 Interférences constructives
Interférences destructives

6 Interférences constructives
Interférences destructives

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8 3. Différence de marche L’onde passant par S1 parcours la distance d1 pour aller sur le point P de l’écran. L’onde passant par S2 parcours la distance d2 pour aller sur le point P de l’écran. On définit : δ = d2 – d1, la différence de marche entre les 2 ondes Soit b la distance séparant S1 et S2 , et D la distance séparant le plan S1 S2 du plan P (écran) sur lequel on observe les franges. Dans le triangle S1S2H : sin θ = S2H / S1S2 = δ / b Dans le triangle MOP : tan θ = OP / OM = y / D L’angle θ est très faible car D >> b Dans ce cas, sin θ ≈ tan θ ; on en déduit : δ = by/D

9 Si : δ = k λ , il y a interférences constructives et on observe des franges brillantes
Si : δ = (k + 1/2) λ, il y a interférences destructives et on observe des franges sombres En effet : En S1 et S2, les ondes A et B sont en phase (sources synchrones) Si l’onde B se décale d’un multiple entier de λ par rapport à l’onde A, alors les deux ondes seront toujours en phase au point P, les interférences seront constructives Si l’onde B se décale d’un multiple entier de λ + la moitié de λ par rapport à l’onde A, alors les deux ondes seront en opposition de phase au point P, les interférences seront destructives

10 4. Interfrange Lors d’interférences lumineuses, l’interfrange i est
la distance séparant deux franges brillantes ou deux franges sombres consécutives.

11 5. Ondes polychromatiques -couleurs interférentielles – cas de la lumière blanche
Couleur interférentielle des colibris

12 Si la source émet de la lumière blanche, seules quelques franges colorées sont observées au centre de la figure d’interférences : ce sont les couleurs interférentielles. En effet, la source émet plusieurs radiations de longueurs d’onde différentes, correspondant a des figures d’interférences différentes, qui se superposent : les couleurs sont alors mélangées car les franges de différentes couleurs se brouillent.

13 Bulles et lames de savon :

14 La figure d'interférences dépend de la longueur d'onde de la lumière incidente. Si la source de lumière est polychromatique, il y a superposition des franges correspondant aux différentes radiations. On observe alors l'apparition de couleurs interférentielles.