Chapitre 6: L’optique physique I

Il y a interférence destructive lorsque la crête d’une onde se superpose au creux de l’autre. L’amplitude résultante est nulle.

Il y a interférence constructive lorsque les deux crêtes se superposent. L’amplitude résultante est doublée.

Interférence constructive Interférence destructive

6.1 L’interférence en 2 D

6.1 L’interférence en 2 D

Il y a interférence destructive lorsque la différence de marche est égale a un nombre impair de λ/2.

Il y a interférence constructive lorsque la différence de marche est égale a un nombre entier de λ.

Différence de marche:

12( ) 0, 1, 2,.. 2 1, 3, 5,...

0, 1, 2,.. 2 0. 2, 4, 6,...

m m m m

m m m m

2r

1r

0

2

2

3

3

2

2

3 2

3 2

d 0

2 1r r

y

1S

2S

6.2 La diffraction

pas de diffractiona

La diffraction se produit lorsqu’une onde passe par une ouverture ou rencontre un obstacle. Il y a diffraction lorsque qu’une onde contourne un obstacle pour atteindre une région autrement inacessible. Il y a diffraction lorsque la taille de l’ouverture ou de

l’obstacle a est comparable (ou plus petite) à la longueur d’onde.

diffractiona diffraction maximalea

Simulations de la diffraction: U.Nantes, U.Lemans, MSU, U.Hawaii

6.3 L’expérience de Young

• La première fente (ou trou) sert à obtenir (par diffraction) des ondes cohérentes de manière à ce que les sources S1 et S2 soient en phase.

• On observe que les ondes en provenance de S1 et S2 forment des franges d’interférence sur un écran.

• Cette expérience démontre la nature ondulatoire de la lumière.

1 fente:

2 fentes:

3 fentes:

4 fentes:

5 fentes:

6.3 L’expérience de Young

2 1

12 impair

sin : de la frange

sin ( ) ( 0,1,2,...) Interférence si un nombre de 2

sin ( 0,1,2,...) Int

ordre

destructive

constructierférence si un nombre de 2

tg sin si

ve

p

air

r r d m

d m m

d m m

y

L

121

2

1 ( )

( )( ) Interférence destructive

Interférence constructive

rad

mm

mm

y L

mdym y

L ddy m

m yL d

m =

3 2 1 0 -1 -2 -3

d

30,2 10 0,035sin 583

4 3m my dy

d m d m nmL mL

m = 0

m = 4

m = -4

Puisque qu’il y a 7 cm de m = -4 à m = 4, y4 = 3.5 cm.

Comme y4 << L, il est possible de remplacer le sinus par la tangente.

Exemple E5 Dans la figure d’interférence obtenue avec deux fentes, la distance entre les quatrièmes franges brillantes (m = 4) de chaque coté du maximum central est de 7 cm. Si les fentes sont distantes de 0.2 mm et si l’écran est à 3 m des fentes, quelle est la longueur d’onde de la lumière?

6.5 Les pellicules minces Simulations de pellicules minces: U.Lemans

L’interaction de la lumière avec une pellicule mince produit deux sources de lumière qui interfèrent l’une avec l’autre.

Lorsque la lumière traverse une pellicule mince, il se produit une réflexion sur chacune des deux faces de la pellicule et ces deux réflexions (R1 et R2) peuvent interférer l’une avec l’autre.

Dans l’exemple ci-contre, l’interférence est destructive car l’onde R2 a parcourue une distance λ/2 de plus que R1. C’est une pellicule anti-réflexion.

Lorsqu’une onde lumineuse rencontre un milieu d’indice de réfraction plus élevé, l’onde réfléchie est inversée (déphasage 180o = π rad). Lorsqu’une onde lumineuse rencontre un milieu d’indice de réfraction moins élevé, l’onde réfléchie n’est pas déphasée.

L’onde transmise n’est jamais déphasée.

6.5 (suite)

p o Pn

12

2

2

p

p

e m

e m

constructive

destructive

destructive

constructive

A B A B 2 nb pair de 2e

2 nb impair de 2e

C6Q6 Selon la figure, laquelle des phrases suivantes est correcte ?

a) b) c) d)

0% 0%0%0%

a) Les rayons r1 et r2 subissent un déphasage de π lors de la réflexion.

b) Aucun des deux rayons ne subit de déphasage lors de la réflexion.

c) Seul le rayon r1 subit un déphasage de π lors de la réflexion.

d) Seul le rayon r2 subit un déphasage de π lors de la réflexion.

Exemple E31

12

7

1 1 12 2 2

2 Interférence destructive

2 2 1.38 8.3 10 2290

A B p

m

e m

ne nm

m m m

m

0 4580

1 1527

2 916

3 654

4 509

5 416

6 352

( )m nm

1 1n

1.38pn

2 1.6n

A B

Soit une pellicule de MgF, (n = 1,38) ayant une épaisseur de 8,3 x 10-5 cm déposée sur du verre (n = 1,6). Si de la lumière blanche tombe perpendiculairement à la surface, quelles sont les longueurs d'onde qui sont absentes de la lumière réfléchie ? (Indice: Ne retenez que les longueurs d'onde correspondant à la lumière visible, entre 400 nm et 700 nm.)

6.6 Interféromètre de Michelson Simulations: M.M.

P C

1M

2M

O

S

P C1M

2M

O

S

S: source de lumière cohérente

P: miroir semi-argenté

M1: miroir fixe

M2: miroir mobile

C: compensateur de P

Le faisceau de lumière en provenance de S se divise en deux au point P. Si les deux parcours PM1P et PM2P sont identiques alors il y aura interférence constructive au point O. Si le miroir M2 se déplace d’une distance de λ/4 à partir de cette position, alors il y aura interférence destructive. Par contre, si M2 se déplace de λ/2, alors il y aura interférence constructive.

YouTube: LIGO Gravitational Wave Observatory