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Pourquoi la lumière forme-t-elle des figures lumineuses en passant par une fente ? Comment fonctionnent les instruments d'optique ? La physique de terminale approfondit les ondes et signaux : diffraction, interférences et optique.
Le cours
La lumière se comporte comme une onde. Cette nature ondulatoire se manifeste par des phénomènes caractéristiques : la diffraction et les interférences. Ces phénomènes ne s'expliquent que si la lumière est une onde.
La lumière est une onde, ce qui explique des phénomènes surprenants.
Les phénomènes de diffraction prouvent la nature ondulatoire de la lumière.
La diffraction est l'étalement d'une onde lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de petite taille. La lumière qui passe par une fente fine s'étale au lieu d'aller tout droit, formant une figure caractéristique. La diffraction est d'autant plus marquée que l'ouverture est petite.
La diffraction étale l'onde au passage d'une fente.
La lumière passant par une fente très fine s'étale (diffraction) au lieu d'aller droit.
Quand deux ondes se rencontrent, elles se superposent : ce sont les interférences. Elles peuvent s'additionner (interférences constructives, plus de lumière) ou s'annuler (interférences destructives, obscurité). On observe alors une alternance de zones claires et sombres.
Deux ondes qui se superposent peuvent se renforcer ou s'annuler.
Deux faisceaux lumineux peuvent créer une alternance de zones claires et sombres (interférences).
L'optique étudie aussi la formation des images par les lentilles et les instruments (lunettes, microscopes, télescopes). En combinant des lentilles, on peut grossir, observer l'infiniment petit ou l'infiniment lointain. Ces instruments reposent sur les lois de l'optique.
Les instruments d'optique étendent notre vision.
Un télescope, grâce à l'optique, permet d'observer des objets très lointains.
Ce qu'il faut absolument retenir
Vérifie ta compréhension
Exercice 1Quels phénomènes prouvent la nature ondulatoire de la lumière ?
La diffraction et les interférences ne s'expliquent que par la nature ondulatoire de la lumière.
Exercice 2Qu'est-ce que la diffraction ?
La diffraction est l'étalement d'une onde lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une petite ouverture.
Exercice 3Que peut-il se passer lorsque deux ondes se superposent (interférences) ?
Lors d'interférences, les ondes se superposent : elles se renforcent (constructives) ou s'annulent (destructives).
Exercice 4La diffraction est d'autant plus marquée que l'ouverture est petite.
Vrai : plus l'ouverture (ou l'obstacle) est petit par rapport à l'onde, plus la diffraction est marquée.
Exercice 5Explique la différence entre interférences constructives et destructives.
Lors d'interférences, deux ondes se superposent. Si elles sont « en phase », elles s'additionnent : ce sont des interférences constructives (renforcement, plus de lumière). Si elles sont « en opposition », elles s'annulent : ce sont des interférences destructives (obscurité). On observe ainsi une alternance de zones claires et sombres.