Phénomène de diffraction et condition d'ouverture angulaire d'une onde

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Diffraction : étalement de l'onde au-delà de l'ombre géométrique sans changement de . • Preuve incontestable du comportement ondulatoire. • Condition d'observation : diffraction marquée quand la dimension a est du même ordre de grandeur que ; avec un laser, elle reste visible tant que a ne dépasse pas quelques centaines de . • Plus l'ouverture a est étroite, plus l'étalement angulaire est grand. • Le son ( 1\ m) est facilement diffracté par les ouvertures usuelles, la lumière ( 0,5\ m) nécessite des fentes micrométriques.

Le cours

1. Mise en évidence de la diffraction La diffraction est la modification du trajet et de la répartition de l'intensité d'une onde lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de dimensions comparables à sa longueur d'onde. L'onde s'étale au-delà des limites de l'ombre géométrique : • La diffraction est une signature universelle de la nature ondulatoire (observée pour les ondes mécaniques, acoustiques, lumineuses et de matière). • La longueur d'onde et la fréquence ne sont pas modifiées lors de la diffraction. 2. Condition d'observation du phénomène Le phénomène de diffraction est d'autant plus marqué que la taille a de l'ouverture ou de l'obstacle est petite devant ou du même ordre de grandeur que la longueur d'onde : a ou a • Si a : la diffraction est imperceptible, l'approximation de l'optique géométrique (propagation en ligne droite) est valide. • Si a : l'onde diffractée s'ouvre avec un angle important (l'ouverture se comporte comme une source quasi-ponctuelle selon le principe de Huygens-Fresnel). 3. Comparaison son et lumière dans la vie courante Les sons de la voix et de la musique courante ont une longueur d'onde de l'ordre du mètre ( 0,3 à 3\ m, soit des fréquences d'environ 110 à 1100\ Hz) : les ouvertures de portes ou fenêtres (a 1\ m) diffractent puissamment le son, ce qui explique pourquoi on entend derrière une porte entrouverte. Pour la lumière visible ( 0,5\ m), les fentes doivent être micrométriques pour observer la diffraction.

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