L'essentiel
La lumière est une onde qui se propage dans le vide et dans les milieux transparents. Elle se diffracte à travers une fente ou un trou de petite taille, ce qui montre sa nature ondulatoire. Dans un milieu d'indice n, sa célérité vaut v = \dfrac{c}{n} ; un prisme disperse la lumière blanche car l'indice dépend de la fréquence.
Notions clés
- Diffraction par une fente de largeur a : la tache centrale s'étale perpendiculairement à la fente.
- Écart angulaire de la tache centrale, d'autant plus grand que la fente est étroite.
- Lumière monochromatique (laser) et polychromatique (lumière blanche).
- Fréquence : elle ne change pas quand la lumière change de milieu ; la longueur d'onde, elle, change.
- Dispersion par un prisme : le violet est plus dévié que le rouge.
- Domaine visible : de 400 nm (violet) à 800 nm (rouge) environ.
Formules
- Écart angulaire : \theta = \dfrac{\lambda}{a} et \tan\theta \approx \theta = \dfrac{L}{2D}
- Dans le vide : \lambda = \dfrac{c}{\nu}, avec c = 3{,}00\times10^{8}\ \mathrm{m/s}
- Indice de réfraction : n = \dfrac{c}{v}, et dans le milieu \lambda = \dfrac{\lambda_0}{n}
- Prisme : \sin i = n\,\sin r ; A = r + r' ; D = i + i' - A
Erreurs fréquentes
- Oublier le facteur 2 : la largeur L de la tache centrale correspond à deux fois l'écart angulaire.
- Croire que la fréquence change en passant dans le verre.
- Garder a en millimètres et \lambda en nanomètres dans le même calcul.