Interférences lumineuses et différence de marche

Les interférences lumineuses sont un phénomène optique résultant de la superposition de deux ondes cohérentes. Ce processus crée des motifs d'interférence caractérisés par des zones d'amplification et d'atténuation de l'onde.

Définition: Les "interférences" désignent un phénomène qui intervient lorsque deux ondes périodiques émises par deux sources cohérentes se superposent.

La différence de marche est un concept clé pour comprendre les interférences. Elle représente la différence entre les distances parcourues par deux ondes depuis leurs sources respectives jusqu'au point d'observation.

Vocabulaire: La différence de marche entre deux ondes en un point M est définie comme la différence entre les distances parcourues par les deux ondes : différence de marche = S2M - S1M.

Les interférences peuvent être constructives ou destructives, selon la valeur de la différence de marche :

• Interférences constructives : la différence de marche est un multiple entier de la longueur d'onde (δ = kλ, avec k entier)
• Interférences destructives : la différence de marche est un multiple impair de la demi-longueur d'onde (δ = (k+1/2)λ, avec k entier)

Highlight: Les franges brillantes correspondent aux interférences constructives, tandis que les franges sombres correspondent aux interférences destructives.

La compréhension de ces concepts est essentielle pour analyser les franges d'interférence et résoudre des exercices sur les interférences constructives et destructives.

Figure d'interférences et interfrange

La figure d'interférences est le motif observable résultant de la superposition de deux ondes cohérentes. Elle se caractérise par une alternance de franges brillantes et sombres.

Définition: L'interfrange est la plus petite distance séparant les centres de deux franges brillantes consécutives ou sombres consécutives.

L'expression de l'interfrange est donnée par la formule : i = λD / b, où :

• λ est la longueur d'onde
• D est la distance entre la source et l'écran
• b est la distance séparant les deux fentes

Cette formule est cruciale pour analyser les figures d'interférence et résoudre des problèmes liés aux interférences lumineuses.

Exemple: Dans une expérience d'interférences avec un laser, si λ = 650 nm, D = 2 m, et b = 0,5 mm, l'interfrange serait i = (650×10⁻⁹ × 2) / (0,5×10⁻³) = 2,6 mm.

La différence de chemin optique en un point P d'abscisse xk est donnée par : différence de marche = xk × b / D. Cette formule permet de calculer précisément la position des franges d'interférence sur l'écran.

Highlight: La compréhension de ces formules et concepts est essentielle pour maîtriser les sujets de diffraction et interférence au bac et réussir les exercices corrigés de diffraction et interférences en Terminale.

Ces notions de diffraction et d'interférences sont fondamentales en optique et trouvent de nombreuses applications dans des domaines tels que la spectroscopie, l'holographie, et la conception d'instruments optiques de précision.