📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- Nature de la lumière : La lumière est une onde électromagnétique. Dans le vide ou l'air, elle se propage à la célérité $c \approx 3,00 \times 10^8 , \text{m/s}$.
- Indice de réfraction : Un milieu transparent d'indice $n$ ralentit la lumière : $v = \frac{c}{n}$ (avec $n \geq 1$).
- Longueur d'onde : La longueur d'onde dans un milieu d'indice $n$ est $\lambda_n = \frac{\lambda_0}{n}$, où $\lambda_0$ est la longueur d'onde dans le vide. La fréquence $\nu$ (ou $f$) est indépendante du milieu.
- Phénomène de diffraction : Lorsqu'une onde lumineuse rencontre une ouverture ou un obstacle de dimension $a$ comparable à $\lambda$, elle subit une diffraction.
- Relation de diffraction : Pour une fente de largeur $a$, l'écart angulaire $\theta$ entre le centre de la tache centrale et sa première extinction est : $\theta = \frac{\lambda}{a}$ (en radians).
- Tache centrale : La largeur de la tache centrale sur un écran situé à une distance $D$ est $L = \frac{2\lambda D}{a}$.
Méthodes à maîtriser
- Conversion d'unités : Toujours convertir les distances en mètres ($m$) et les longueurs d'onde en mètres ($m$).
- Calcul de l'écart angulaire : Si l'angle $\theta$ est petit, on peut utiliser $\tan(\theta) \approx \theta \approx \frac{L/2}{D}$.
- Analyse dimensionnelle : Vérifier que $\theta$ est sans unité (radiant).
Exemples corrigés
- Calcul de $\lambda$ : Soit un laser ($\lambda_0 = 633 , \text{nm}$) traversant une fente ($a = 0,1 , \text{mm}$). $D = 2 , \text{m}$. $L = \frac{2 \times 633 \times 10^{-9} \times 2}{0,1 \times 10^{-3}} = 2,53 \times 10^{-2} , \text{m} = 2,53 , \text{cm}$.
Erreurs fréquentes
- Confondre la largeur de la tache centrale ($L$) avec la demi-largeur ($L/2$).
- Oublier de convertir les nanomètres ($1 , \text{nm} = 10^{-9} , \text{m}$) et les millimètres ($1 , \text{mm} = 10^{-3} , \text{m}$).
- Utiliser $n$ dans le calcul de $\theta$ alors que la formule utilise $\lambda$ (si on est dans l'air, $\lambda \approx \lambda_0$).