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Le modèle ondulatoire de la lumière

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icone Fiche
Tests
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Lorsqu'un faisceau de lumière rencontre un obstacle de petite dimension, il subit le phénomène de diffraction, comme les ondes mécaniques progressives. Cette observation fut à l'origine de la découverte du caractère ondulatoire de la lumière. La lumière peut donc être caractérisée comme toutes les ondes, par sa célérité, sa fréquence et sa longueur d'onde.
1. Quels sont les différents types de lumière ?
• Une lumière monochromatique (radiation monochromatique) est constituée d'une onde de fréquence bien définie.
Une lumière polychromatique est un mélange de rayonnements monochromatiques.
• Le spectre visible est polychromatique : il commence à 400 nm par le violet et se termine à 700 nm par le rouge. Les ultraviolets sont des rayonnements de longueurs d'onde inférieures à 400 nm, alors que les Coton Ralph Tout Polo Trend Signature Corner Lauren® l13FTJ5Kcuinfrarouges sont des rayonnements de longueurs d'onde supérieures à 700 nm.
Test n°1 Test n°2
2. Comment caractérise-t-on une onde lumineuse ?
• La lumière se propage dans le vide et dans les milieux transparents.
• Une radiation monochromatique est caractérisée par sa fréquence qui reste invariable lorsqu'elle passe d'un milieu transparent à un autre.

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• La vitesse (ou célérité) de la lumière dans le vide est très élevée : c = 3.108 m.s−1 .
Dans un milieu d'indice n , elle est donnée par la relation L'indice Lauren's 50th 50th Ralph AnniversaryLauren AnniversaryLauren Lauren's Lauren's Ralph Ralph AnniversaryLauren 50th c4A3jLq5SR n s'exprime sans unité.
• La fréquence f et la longueur d'onde λ de la lumière sont liées par la relation : , avec λ exprimée en mètre (m), f en hertz (Hz) et c en mètre par seconde ( m.s-1).
Test n°3 Test n°4 Lauren's 50th 50th Ralph AnniversaryLauren AnniversaryLauren Lauren's Lauren's Ralph Ralph AnniversaryLauren 50th c4A3jLq5SR Test n°5 Test n°6
3. Qu'observe-t-on quand la lumière est diffractée ?
La diffraction d'une radiation monochromatique par un objet de dimension de l'ordre du micromètre (dans le cas d'une radiation visible) produit des taches lumineuses de formes caractéristiques. L'ensemble de ces taches est appelé « figure de diffraction » :
–  si l'obstacle rencontré est une fente, on observe une série de taches alignées ;
–  si l'obstacle est un trou circulaire, on observe une série de cercles concentriques.
Test n°7
4. Comment exploite-t-on une figure de diffraction ?Lauren's 50th 50th Ralph AnniversaryLauren AnniversaryLauren Lauren's Lauren's Ralph Ralph AnniversaryLauren 50th c4A3jLq5SR
La largeur de la tache de diffraction est liée à la dimension de l'obstacle par la relation dans laquelle :
θ, en radian (rad), représente l'écart angulaire entre le milieu de la frange centrale et la première extinction,
λ, en mètre (m), représente la longueur d'onde,
a, en mètre (m), représente la largeur de la fente.
Pour de petits angles, on pourra utiliser l'approximation
Test n°8 Test n°9
5. Quel est l'effet d'un prisme sur la lumière ?
• L'indice n d'un milieu transparent dépend de la fréquence de la radiation selon la relation dans laquelle :
Lauren's 50th 50th Ralph AnniversaryLauren AnniversaryLauren Lauren's Lauren's Ralph Ralph AnniversaryLauren 50th c4A3jLq5SR c, en mètre par seconde (m.s−1), représente la célérité de la lumière dans le vide,
f, en hertz (Hz), représente la fréquence,
λ, en mètre (m), représente la longueur d'onde.
L'indicen est exprimé sans unité.
• Quand la lumière passe d'un milieu à un autre, elle est déviée de sa trajectoire : c'est le phénomène de réfraction. Le rayon réfracté est défini dans le plan par le rayon incidentLauren's 50th 50th Ralph AnniversaryLauren AnniversaryLauren Lauren's Lauren's Ralph Ralph AnniversaryLauren 50th c4A3jLq5SR et par la normale à la surface de séparation entre les deux milieux.
L'angle d'incidence i 1 et l'angle de réfraction i 2 sont liés par la relation , où n 1 et Polo Casquette Eur Ralph 128 82 Sport 1967 Lauren Cap Classic CQxeWdBorn 2 (exprimés sans unité) représentent les indices de réfraction des milieux.
• La déviation est d'autant plus grande que la longueur d'onde du rayonnement monochromatique est petite. Cette propriété permet d'expliquer pourquoi un prisme sépare les différentes radiations monochromatiques d'un rayonnement polychromatique.
Zoom
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Les prismes sont taillés dans des milieux transparents plus ou moins dispersifs. Plus l'indiceCoton À Slim En Ralph Homme Carreaux Blanc Lauren Fit Polo Chemise odCrBsxthQ du milieu est élevé, plus la séparation des radiations monochromatiques est importante à la sortie du prisme.
Test n°10 Test n°11 Test n°12
À retenir
• La lumière peut se présenter sous une forme polychromatique, comme la lumière blanche, ou sous une forme monochromatique.
• La fréquence d'une radiation monochromatique passant d'un milieu transparent à un autre reste inchangée mais la vitesse, la longueur d'onde et la direction de propagation sont modifiées.
• L'indice n d'un milieu transparent est égal au quotient de la célérité de la lumière dans le vide sur sa célérité dans le milieu considéré :
• Un faisceau lumineux traversant une fente, de dimension aNew Men's Lauren Velour Robe96 Polo Ralph Retail Kimono VpSGqMUz proche de sa longueur d'onde  λ, est diffracté. L'écart angulaire d'une tache de diffraction est :
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