Cours - 4 - Interférences
Summary
TLDRCe cours aborde les interférences dans le cadre de la physique-chimie. Il explique les conditions nécessaires pour observer des interférences stables, décrit les figures d'interférences et leur compréhension. Les interférences constructives et destructives sont détailées, ainsi que leur dépendance à la fréquence et à la cohérence des ondes. L'expérience des fentes de Young est explorée, illustrant comment les deux types d'interférences se produisent et sont visualisées. La leçon se conclut par l'analyse des couleurs interférentielles dans la nature et l'expérience des fentes de Young avec une lumière blanche, soulignant l'importance de cette expérience en physique.
Takeaways
- 🌟 Les interférences sont des phénomènes où des ondes se rencontrent et s'ajoutent pour former des ondes de plus grande ou plus petite amplitude.
- 🔄 Les interférences constructives se produisent lorsque deux vagues en phase se superposent, augmentant l'amplitude de la vague résultante.
- 🔄 Les interférences destructives se produisent lorsque deux vagues sont décalées d'une demi-longueur d'onde, ce qui entraîne une annulation de l'amplitude.
- 🔊 Pour observer des interférences, il est nécessaire que les ondes aient la même fréquence et proviennent de sources cohérentes.
- 👁️🗨️ L'expérience des fentes de Young est un exemple classique d'interférences, où une lumière monochromatique passe par deux fentes et crée une figure d'interférences sur un écran.
- 📏 La différence de marche (Δ) est la distance parcourue par les ondes depuis les sources jusqu'à un point donné, et elle détermine si les interférences seront constructives ou destructives.
- 🎨 Les couleurs interférentielles, telles que celles observées sur les papillons et les bulles de savon, sont le résultat d'interférences constructives et destructives pour différentes longueurs d'onde de la lumière blanche.
- 🔬 L'épaisseur d'une couche transparente affecte les interférences, ce qui explique les couleurs variées observées sur les surfaces minces comme les bulles de savon.
- 📐 La distance entre les franges d'interférences (interfringe) dépend de la distance entre les sources et entre les sources et l'écran, et peut être utilisée pour déduire des informations sur les sources lumineuses.
- 👨🔬 Thomas Young est célèbre pour avoir réalisé l'expérience des fentes, qui a contribué à prouver l'ondulatoire de la lumière et à l'acceptation de la théorie des ondes.
Q & A
Quelles sont les conditions nécessaires pour observer des interférences?
-Pour observer des interférences, il faut que les deux sources d'ondes aient la même fréquence et soient cohérentes, c'est-à-dire qu'elles ont un déphasage constant entre elles.
Quelle est la différence entre les interférences constructives et destructives?
-Les interférences constructives se produisent lorsque deux vagues en phase se superposent, renforçant l'amplitude de l'onde. Les interférences destructives, en revanche, se produisent lorsque deux vagues sont exactement opposées, ce qui annule l'amplitude de l'onde.
Comment les ondes de lumière peuvent-elles être considérées comme cohérentes?
-Les ondes de lumière sont considérées comme cohérentes si elles proviennent d'une même source ou si elles ont été séparées d'une source unique de manière à ce qu'elles aient le même déphasage constant.
Pourquoi les lasers de différentes sources ne produisent-elles pas d'interférences?
-Les lasers de différentes sources ne produisent pas d'interférences car ils émettent des paquets d'ondes indépendants avec des déphasages aléatoires, ce qui empêche la stabilité nécessaire pour observer des interférences.
Quels sont les critères pour identifier les franges brillantes dans une figure d'interférences?
-Les franges brillantes, ou franges constructives, sont identifiées par une différence de marche nulle ou un multiple entier de la longueur d'onde, ce qui correspond à des interférences constructives où les ondes se superposent en phase.
Comment la différence de marche entre deux ondes influence-t-elle les interférences?
-La différence de marche, ou delta, détermine si les interférences seront constructives ou destructives. Une différence de marche qui est un multiple entier de la longueur d'onde mène à des interférences constructives, tandis qu'une différence de marche qui est un multiple impair de la moitié de la longueur d'onde mène à des interférences destructives.
Quelle est la signification de l'interfrange dans le contexte des interférences?
-L'interfrange est la distance entre deux franges consécutives, qu'elles soient sombres ou brillantes, dans une figure d'interférences. Elle dépend de la distance entre les sources et la distance entre les sources et l'écran.
Comment les couleurs interférentielles dans la nature sont-elles produites?
-Les couleurs interférentielles dans la nature, telles que celles observées sur les papillons ou les bulles de savon, sont produites par des couches fines transparentes où la lumière se sépare en ondes réfléchies et transmises, créant des interférences constructives ou destructives pour différentes longueurs d'onde.
Pourquoi l'expérience des fentes de Young est-elle importante dans l'étude des interférences?
-L'expérience des fentes de Young est importante car elle permet de visualiser et de comprendre les phénomènes d'interférences constructives et destructives en utilisant deux fentes comme sources d'ondes cohérentes.
Quels sont les résultats observables lors de l'expérience des fentes de Young avec une lumière blanche?
-Lors de l'expérience des fentes de Young avec une lumière blanche, on peut observer une superposition de franges colorées, avec des légèrements irisés, dues à des interférences constructives et destructives pour différentes longueurs d'onde, créant ainsi des couleurs distinctes.
Outlines
🌟 Introduction aux Interférences
Ce paragraphe introduit le sujet des interférences dans le cadre d'un cours de physique-chimie. Il explique brièvement ce qu'est l'interférence, les conditions nécessaires pour qu'elle se produise, et les différences entre les interférences constructives et destructives. Le concept de cohérence entre les sources d'ondes est également introduit, ainsi que l'importance de la fréquence identique pour observer des interférences. L'expérience des fentes de Young est mentionnée en tant qu'exemple pratique.
🔍 Comprendre les Interférences Constructives et Destructives
Dans ce paragraphe, l'accent est mis sur la compréhension des interférences constructives et destructives. On explique comment la différence de parcours entre les ondes émises par deux sources peut conduire à des interférences constructives ou destructives en fonction de la longueur d'onde et de la phase des ondes. La notion de différence de marche est introduite pour décrire la condition mathématique qui détermine le type d'interférence. L'importance de la distance entre les sources et l'écran pour la formation des franges d'interférence est également discutée.
🌈 Interférences et Couleurs dans la Nature
Ce paragraphe explore les applications des interférences dans la nature, en particulier comment les interférences peuvent créer des couleurs. Il explique que les couleurs vives observées sur des papillons et des bulles de savon sont le résultat d'interférences de lumière. L'interaction de la lumière avec des couches fines transparentes est discutée, où une partie de la lumière est reflétée et une autre passe à travers, créant des conditions pour l'interférence. La dépendance de la couleur observée sur l'épaisseur de la couche est également mentionnée.
🔬 Expérience des Fentes de Young
Le dernier paragraphe revient sur l'expérience des fentes de Young, qui a été introduite précédemment dans le cours. Il décrit comment l'ouverture d'une deuxième fente modifie la figure d'interférence, passant de la diffraction à une superposition des ondes provenant des deux fentes. L'expérience est illustrée par des images montrant des franges claires et sombres, qui sont le résultat des interférences constructives et destructives. L'expérience est notée pour avoir été réalisée pour la première fois par Thomas Young, et la possibilité de la réaliser avec de la lumière blanche est également mentionnée pour observer des franges colorées.
Mindmap
Keywords
💡Interférences
💡Diffraction
💡Interférences constructives
💡Interférences destructives
💡Sources cohérentes
💡Différence de marche
💡Franges brillantes
💡Franges sombres
💡Interfrange
💡Couleurs interférentielles
Highlights
Description des interférences et des conditions pour les observer.
Explication des figures d'interférences et leur compréhension.
Discussion sur les couleurs interférentielles dans le ciel.
Présentation de l'expérience des fentes de Young.
Différence entre interférences constructives et destructives.
Importance de la fréquence identique pour les ondes afin d'observer des interférences.
Exemple avec deux lasers de même fréquence montrant l'effet d'interférence.
Nécessité d'un déphasage constant entre les sources pour observer des interférences.
Utilisation d'une seule source divisée en deux pour créer des sources cohérentes.
Description des franges brillantes et sombres dans les figures d'interférences.
Importance de la différence de marche pour déterminer les interférences constructives ou destructives.
Critères mathématiques pour les interférences constructives et destructives.
Explication de l'interférence d'ondes et ses applications pratiques.
Mesure de l'interfrange et sa dépendance à la distance entre les sources et l'écran.
Utilisation des interférences pour expliquer les couleurs des papillons et des bulles de savon.
Description de l'expérience des fentes de Young avec une lumière blanche.
Conclusion du cours avec une synthèse des concepts abordés.
Transcripts
bonjour et bienvenue dans ce quatrième
cours de la partie ont des signaux du
programme de terminale spécialité
physique chimie aujourd'hui on parle des
interférences alors après une brève
description on va voir les conditions
pour voir des interférences stable on va
parler des figures d'interférences et si
les comprendre on parle un petit peu des
couleurs interférent ciel et on finira
par une expérience est essentielle
l'expérience des fentes diong regardons
un peu cette baie elle est ouverte à
deux endroits différents tons via des
ondes qui peuvent venir de l'extérieur
par deux endroits différents par la
première ouverture on va avoir un
phénomène de diffraction et donc les
ondes vont s'étaler et couvrir presque
toute la baie et par la seconde
ouverture de la même façon on va voir un
phénomène et des fractions qui va faire
que les zones vont s'étaler est donc en
fait à certains endroits on va recevoir
des ondes à la fois qu'ils viennent de
la première ouverture et de la deuxième
ouverture et donc on va avoir une
addition d'onde et cette addition d'onde
peut créer soit des ondes plus grande
soit des ondes plus petit et plus du
tout de même quelques fois c'est ce
qu'on appelle le phénomène
d'interférences on peut classer les
interférences en deux grands types le
premier type ce sont des interférences
constructive imaginez que on additionne
une première vague avec une autre vague
qui varient exactement de la même façon
c'est-à-dire qu'elles sont en phase ans
maximum ensemble ans minimum ensemble
alors on va avoir une super vague donc
c'est ce qu'on appelle une interférence
constructive on peut imaginer aussi que
une première vague s'additionnant avec
une vague qui est exactement l'opposé de
l'autre donc ça ça s'appelle des ondes
en opposition de phase elles sont
décalées d'une demi longueur d'onde
et dans ce cas là on va avoir plus rien
du tout elles vont s'annuler l'une
l'autre ça s'appelle des interférences
destructive
ceci n'est possible que si les ondes ont
même fréquence donc la première
condition pour voir des interférences
c'est que les deux sources mêmes
fréquences
voici un exemple avec deux sources dont
qui ont même fréquence et on va voir
qu'un certains endroits il n'y a plus du
tout des ondes par exemple ici donc là
on est dans le cas des interférences
destructive et à d'autres endroits on va
avoir des interférences constructive où
les zones seront plus grandes que s'il y
avait une seule source
il ne suffit pas que les ondes et la
même fréquence imaginons qu'on
rennes de laser différents mais qui
fabrique une lumière de la même
fréquence et qu'on pointe ces deux
lasers verts un point les ondes et de
lasers vont s'additionner et donc on
s'attend à voir des interférences en
fait ils ont fait l'expérience ça ne
fonctionnera pas du tout on ne verra à
nyon de destructive n'iront de
constructive qu'est ce qui va se passer
en fait bien en fait
le laser n'aimait pas des ondes
continuellement et en fait seul il est
mené ce que des paquets d'onde comme
ceux ci et chaque paquet dans des
indépendants et donc à un déphasage
différents et donc en fait ce qui va se
passer c'est que un paquet dont du
premier laser va s'additionner avec un
pack et donc du deuxième laser et va
faire soit une interférence destructives
soient constructives soit entre les deux
mais les deux paquets dont deux suivants
vont faire autre chose et comme cela
phase est complètement aléatoire une
fois ça sera constructif une fois
destructif est en fait à la fin on aura
une moyenne de tout ça et donc on ne
verra pas d'interférence on va voir une
moyenne avec de la lumière stable donc
si on a un déphasage aléatoire entre
deux sources comme ceux ci on ne verra
pas d'interférence elles auront lieu
physiquement mais nous ne les verrons
pas et ne seront pas assez stable pour
qu'on les voie pour visualiser des
interférences en fait il nous faut des
déphasage constant entre les deux
sources
c'est ce qu'on appelle des sources
cohérente et en pratique comment on fait
ça et bien en fait on va prendre une
seule source qui va être séparé en deux
par exemple hisser le laser voyez eh
bien on laisse passer deux petites
fentes ici et donc ces deux fentes ces
deux fentes là qui vont interférer
en fait c'est la même onde donc là on va
avoir le même défaut le même déphasage
on a deux sources en phase ici aussi
quand on a étudié la b1
c'est londres qui vient du large qui est
séparé en deux et donc on a par exemple
les deux sources qui sont ici qui vont
être en phase peut-être pas forcément
phase mais en tout cas avec un déphasage
constants c'est ce qui nous intéresse
pour avoir des sources cohérente
alors voyons maintenant ce que c'est
qu'une figure d'interférences et essayer
de la comprendre
ici nous avons deux sources s1 et s2 qui
vibre en phase dans quelles sont mes
elles ont même fréquence et elles sont
cohérentes et elles ont même un
déphasage nul on appelle ça des sources
synchrone donc on envoie des ondes avec
ces deux sources là et à certains
endroits les ondes ce superbe
voilà ce qu'on va voir si on met un
écran ici un certain endroit on va voir
une onde qui est plus importante que
s'il y avait une seule source c'est ce
qu'on appelle des franges brillante
c'est le les endroits où on a eu des
interférences constructive les andes qui
proviennent des deux sources se sont
additionnés pour donner des ondes de
plus importante à d'autres endroits on
verra qu'il n'y a plus du tout dont il
n'y a pas du tout don de ça veut dire
quand l on est là dans des franges
sombre et il s'est passé à cet endroit
là des interférences destructive c'est à
dire que les deux hommes se sont
additionnés et l'addition des deux a
donné l'absence donc essayons de
comprendre pourquoi certains endroits
les interférences sont constructives et
à d'autres endroits destructive
ici nous avons deux sources s1 et s2 qui
sont en phase qui émettent en phase donc
vous voyez londe qui par deux aces un
parent en même temps des ce2 et ses
ondes elle progresse à la même vitesse
elles vont arriver en même temps au
point p parce que c'est la même distance
qui est parcourue donc si elles partent
en phase elle arrive en phase est donc
qu ici on a des interférences
constructive maintenant je décale le
point p et maintenant la distance entre
s2 et paix est plus courte que la
distance entre est ce un ep ce qui veut
dire que ici landes qui par deux aces 1
va arriver en retard en retard
en fait ici d'une demi longueur d'onde
ce qui va faire que les interférences
vont être destructive vous voyez ce qui
est important pour savoir si on a des
interférences constructive ou
destructive
c'est la différence de parcours entre
les deux sources
et le point d'arrivée on appelle cette
différence la différence de marche et on
l'a notre à delta donc pour savoir si on
a une interférence constructive
destructive on va calculer cette
différence de marche entre les deux
ondes pour aller au point qui nous
intéresse sur la figure d'interférences
de tout à l'heure on va essayer de voir
quels critères pour avoir des
interférences constructive le premier
endroit où on a des endroits des
interférences constructive
c'est au milieu des deux sources landes
qui part de s1 est longue qui part de s2
parcourt la même distance et donc elles
arrivent en même temps donc on va voir
référence constructive et la différence
de marche là dans ce cas présent elles
vont 00 m mais un petit peu plus haut on
va avoir une interférence constructive
aussi qu'est-ce qui se passe cette
facile d un est plus petit que des deux
mais on reste dans quelque chose de
constructif tout simplement parce que en
effet des deux blondes qui viennent de
deux va avoir du retard mais avoir avoir
un retard qui va correspondre à une
longueur d'onde
donc si vous voulez décalée d'une
longueur d'onde en fait un maximum d'une
onde va s'additionner avec le maximum de
l'autre monde en retard mais ça sera
quand même un maximum est donc là on va
avoir une différence de marche de la
valeur de la longueur d'onde et on peut
faire ça pour toutes les autres franges
de brillantes
en fait on va trouver que la différence
de marche pour les franges une brillante
c'est quand on a une différence de
marcher nulle ou qui vaut une un entier
fois la valeur de la longueur d'onde
donc la condition pour avoir des
interférences constructive c'est d'avoir
une différence de marche qui vous qu'à
fois landa si on a des sources qui sont
en face au début un bien sûr qu'elle est
la condition pour avoir des
interférences destructive casson nous
cela premières interférences destructive
ici des deux est plus grand que des
seins et donc on a une différence de
marche qui va valoir en fait
landas sio de la moitié de la longueur
d'onde et donc dans ce cas là on va voir
une interférence destructive le maximum
d'une onde s'additionnent avec le
minimum qui ne trompe souvenez-vous ici
la différence de marche valait 0 qui
s'il vaut la moitié de la longueur
d'onde
ici elle va valoir la longueur d'onde
ici ce sera une fois et demie la
longueur d'onde deux fois deux fois et
demie trois fois trois fois et demi etc
etc et on va trouver donc le critère
pour avoir des interférences destructive
donc le critère c'est d'avoir des
différences de marche qui valent 05 un
ennemi deux ennemis dont qui finit par
un d'un demi point deux fois la longueur
d'onde
mathématiquement ça s'écrit comme ceux
ci un nombre de fois un père de capucins
fois landa sur deux cas étant un entier
dernière chose qu'on peut mesurer sur
une figure d'interférences et c'est ce
qu'on appelle l'inter frange
l'interférence c'est la distance entre
deux franges sombre consécutives ou de
franges brillante consécutive c'est la
même distance en fait alors cet intérêt
frange on la note y elle dépend de deux
choses
va dépendre de la distance entre les
deux sources et aussi de la distance
entre les sources et l'écran alors on
peut vous démontrez assez facilement que
l'interférence gel volant d'adp est sûr
à tout ceci étant maître on va utiliser
cette formule en tp est en cours pour
avoir des informations sur les sources
vous verrez ces interférences explique
les magnifiques couleurs qu'on peut voir
dans la nature sur certains papillons
oiseaux ainsi que les couleurs sur des
bulles de savon pour avoir des couleurs
comme ceux ci il nous faut une fine
couche transparente la lumière quand
elle arrive sur une couche transparente
comme ceux ci se sépare en deux une
partie qu'il reflétait directement une
partie qui passe à travers et parmi ceux
qui passent à travers une partie va
revenir plus tard parallèle à celle qui
s'est reflété on va donc avoir des
interférences entre ces deux rayons là
parce que ce sont des sources cohérente
c'est une chose qu'on a séparé en deux
et le rayon qui passe à travers et en
retard par rapport à celui qui n'est pas
passé dans la fine couche c'est la même
chose aussi pour la couleur verte par
exemple et on peut imaginer que si pour
le rouge c'est destructif alors pour le
faire ça sera constructif parce que
c'est pas les même longueur d'onde et
donc à partir de la lumière blanche
certaines enfants une interférence
seront constructives et d'autres
destructive et donc on va avoir des
couleurs des couleurs très jolie qui
dépendent d'ailleurs aussi de
l'épaisseur de la fine couche donc sur
une bulle de savon si vous voyez des
couleurs différentes
c'est à dire qu'il ya des épaisseurs de
fines couches différentes on termine
secours avec une expérience très
importantes l'expérience des fentes
biangue revenons d'abord sur ce qu'on a
vu précédemment c'est à dire la
diffraction un laser une fente phénomène
de diffraction et allemand eon à une
figure de diffraction classique comme on
a vu au cours précédant cette fois ci on
modifie en ouvrant une deuxième
ouverture
donc on a deux fentes ici donc on a la
diffraction sur la première d'effraction
sur la seconde et on va voir une
superposition ici donc des deux ondes
donc on peut voir des interférences
alors voyons le résultat
alors vous voyez que on voit en effet
les interférences en voir les intérêts
frange régulière et des franges sombre
des franges brillante mais on reconnaît
toujours la figure de diffraction par
dessus tout ceci cette expérience a été
réalisé pour la première fois par thomas
jung
et il est célèbre pour ceux ci et
d'autres choses encore et on peut faire
cette expérience en lumière blanche
si on l'a fait en lumière blanche en
fait on va avoir une superposition de
tout ce qu'on peut avoir avec des
lumières différentes comme ceci est donc
ça va faire des franges comme ceci avec
des légèrement irisé on appelle ça voilà
ce cours se terminent merci d'avoir
suivi et à bientôt
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