Cours - 4 - Interférences

Summary

Ce 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

00:00

🌟 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.

05:01

🔍 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.

10:02

🌈 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.

Keywords

💡Interférences

Les interférences sont un phénomène physique où deux ondes se rencontrent et se combinent pour former une nouvelle onde dont l'amplitude est la somme des amplitudes des deux premières ondes. Dans le script, les interférences sont au cœur du cours, expliquant comment elles peuvent être constructives ou destructives, et comment elles sont à l'origine des figures d'interférences observées lors d'une expérience avec des fentes.

💡Diffraction

La diffraction est un phénomène qui se produit lorsque les ondes rencontrent un obstacle ou passent par un trou, se répandant et formant des figures spécifiques. Dans le script, la diffraction est mentionnée comme le premier phénomène qui se produit lorsqu'une onde passe par une ouverture, prélude à l'apparition des interférences.

💡Interférences constructives

Les interférences constructives se produisent lorsque deux vagues en phase se superposent, augmentant ainsi l'amplitude de la vague résultante. Dans le script, cela est illustré par l'exemple où l'ajout de deux vagues en phase crée une vague plus grande, ce qui est observé dans les franges brillantes lors des expériences d'interférence.

💡Interférences destructives

Les interférences destructives se produisent lorsque deux vagues sont exactement opposées, soit en phase et décalées d'une demi-longueur d'onde, ce qui entraîne l'annulation de l'onde. Dans le script, cela est observé dans les franges sombres où les ondes se superposent de manière à annuler l'un l'autre.

💡Sources cohérentes

Les sources cohérentes sont des sources d'onde qui ont la même fréquence et la même phase, ou un déphasage constant. Dans le script, l'importance des sources cohérentes est soulignée pour observer des interférences stables, contrairement à des sources aléatoires qui ne produiraient pas d'interférences observables.

💡Différence de marche

La différence de marche est la différence de distance parcourue par deux ondes pour atteindre le même point. Dans le script, cette différence est cruciale pour déterminer si les interférences seront constructives ou destructives, et est utilisée pour calculer la position des franges dans les figures d'interférences.

💡Franges brillantes

Les franges brillantes sont les zones d'une figure d'interférence où les ondes se superposent de manière constructive, créant une amplitude plus grande et une luminosité accrue. Dans le script, elles sont observées lors de l'expérience des fentes, marquant les points où les ondes des deux sources se superposent en phase.

💡Franges sombres

Les franges sombres correspondent aux zones où les ondes se superposent de manière destructive, résultant en une annulation et une absence de lumière. Dans le script, elles sont également observées lors de l'expérience des fentes, marquant les points où les ondes des deux sources se superposent exactement en opposition de phase.

💡Interfrange

L'interfrange est la distance entre deux franges consécutives, qu'il s'agisse de franges brillantes ou sombres. Dans le script, cette distance est utilisée pour caractériser la figure d'interférences et peut être mesurée pour obtenir des informations sur les sources d'onde.

💡Couleurs interférentielles

Les couleurs interférentielles sont observées lorsqu'il y a des interférences de lumière de différentes longueurs d'onde, ce qui peut se produire avec des couches minces transparentes. Dans le script, ces couleurs sont mentionnées comme étant à l'origine des jolis reflets que l'on peut voir sur les ailes de certains papillons ou les bulles de savon.

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