Chapitre 4
Les propriétés des ondes : Les propriétés des ondes : diffraction, interférences et Terminale S
Physique-Chimie
diffraction, interférences et effet
Doppler
effet Doppler



CONTEXTE
La propagation des ondes, mécaniques ou électromagnétiques, donne naissance à divers phénomènes observables
au quotidien tels que la diffraction, les interférences et l'effet Doppler.




I Le phénomène de diffraction
A Définition

DÉFINITION
Diffraction

La diffraction est une propriété des ondes qui se manifeste par un étalement des directions de
propagation de l'onde lorsque celle-ci rencontre une ouverture ou un obstacle.




Figure de diffraction obtenue avec une ouverture carrée

SOURCE




Kartable.fr 1/8 Cours
Chapitre 4
Les propriétés des ondes : Les propriétés des ondes : diffraction, interférences et Terminale S
Physique-Chimie
diffraction, interférences et effet
Doppler
effet Doppler




Figure de diffraction obtenue avec une ouverture circulaire

SOURCE




B L'observation du phénomène

PROTOCOLE
Observation du phénomène de diffraction
D ' E X P É R I M E N TAT I O N


Un obstacle de petite dimension est éclairé par une source de lumière. On observe sur un
écran placé derrière l'obstacle une figure de diffraction.




Dispositif expérimental pour observer la diffraction


La figure de diffraction observée est constituée de plusieurs taches : une tache centrale et des
taches latérales (plus petites et moins lumineuses), séparées par des zones d'extinction. Ces
taches s'étalent dans une direction perpendiculaire à celle de la fente.




Figure de diffraction obtenue avec une fente rectiligne éclairée en lumière
monochromatique




L'observation du phénomène de diffraction est liée aux dimensions de l'ouverture (ou de l'obstacle)

Kartable.fr 2/8 Cours
Chapitre 4
Les propriétés des ondes : Les propriétés des ondes : diffraction, interférences et Terminale S
Physique-Chimie
diffraction, interférences et effet
Doppler
effet Doppler

L'observation du phénomène de diffraction est liée aux dimensions de l'ouverture (ou de l'obstacle)
par rapport à la longueur d'onde λ.

Si la dimension de l'ouverture (ou de l'obstacle) est supérieure à la longueur d'onde, l'onde se
propage sans modification à travers l'ouverture.
Si la dimension de l'ouverture (ou de l'obstacle) est du même ordre de grandeur ou plus petite
que la longueur d'onde, l'onde est diffractée.

REMARQUE
Dans le cas de la lumière, le phénomène de diffraction peut avoir lieu dès que la dimension de
l'ouverture est du même ordre de grandeur que 100 fois la longueur d'onde.

REMARQUE
Le phénomène de diffraction est d'autant plus marqué que la dimension de l'ouverture ou de
l'obstacle est petite par rapport à la longueur d'onde.


C L'écart angulaire
L'importance du phénomène de diffraction est mesuré par l'écart angulaire θ.

DÉFINITION
Écart angulaire

L'écart angulaire θ représente le demi-angle entre les premiers minima d'intensité lumineuse
de la figure de diffraction.




Écart angulaire de diffraction θ




FORMULE
Écart angulaire

L'écart angulaire, pour de petits angles, est donné par la relation suivante :
λ
θ=
a
Avec :

θ l'écart angulaire (en rad)
λ la longueur d'onde de la source (en m)
a la largeur de l'ouverture ou de l'obstacle (en m)

REMARQUE
Dans le cadre de l'approximation des petits angles, on a aussi :
L
tan θ ≈ θ =
2D




Kartable.fr 3/8 Cours
Chapitre 4
Les propriétés des ondes : Les propriétés des ondes : diffraction, interférences et Terminale S
Physique-Chimie
diffraction, interférences et effet
Doppler
effet Doppler

II Le phénomène d'interférences
A La superposition de deux ondes
Lorsque deux ondes monochromatiques de même fréquence et de même nature se superposent,
l'amplitude de la perturbation résultante est la somme des amplitudes individuelles des deux ondes
:




Propagation de deux ondes en sens inverse le long d'une corde


DÉFINITION
Phénomène d'interférences

Le phénomène d'interférences correspond à la variation dans l'espace de l'amplitude
résultante de la superposition de deux ondes monochromatiques de même fréquence et de
même nature.


B Les interférences constructives et destructives




Kartable.fr 4/8 Cours
Chapitre 4
Les propriétés des ondes : Les propriétés des ondes : diffraction, interférences et Terminale S
Physique-Chimie
diffraction, interférences et effet
Doppler
effet Doppler
DÉFINITION
Interférences constructives

On parle d'interférences constructives en un point M du milieu de propagation lorsque les
ondes arrivent en phase. Le décalage spatial entre les ondes en un point de l'écran (appelé
différence de marche) est de n ⋅ λ (avec n un entier) et l'amplitude de la vibration résultante
en ce point est maximale.

Interférences constructives entre deux ondes




DÉFINITION
Interférences destructives

On parle d'interférences destructives en un point M du milieu de propagation lorsque les

( 2)
1
ondes arrivent en opposition de phase. Les ondes sont décalées de n + ⋅λ (avec n un

entier) et l'amplitude de la vibration résultante en ce point est nulle ou minimale.




C Les interférences en lumière monochromatique
1 L...