PROPAGATION D’UNE ONDE LUMINEUSE

1. La nature ondulatoire de la lumière:

• 1.1. Le phénomène de diffraction de la lumière :

  - Nous plaçons devant la source du laser une plaque une fente de largeur réglable a , à une distance D de l'écran E.
  nous voyons , sur cet écran, la Figure -1-.
  
  
  la Figure -1-
  
  On observe dans cette expérience que le principe de la propagation rectiligne de la lumière n'est pas vérifié, et l'apparition de plusieurs taches sur l'écran malgré l'utilisation d'une seule source de lumière ce qui indique la présence de sources imaginaires.
  En comparant ce phénomène au phénomène de diffraction de ondes mécaniques à la surface de l'eau, on peut conclure que la lumière est de nature ondulatoire.

• 

  1.2. La lumière est une onde électromagnétique:

  Nous envoyons un faisceau lumineux sur une cloche dégonflée et nous remarquons que la lumière la traverser, ce qui indique que la lumière se propage dans le vide

  Remarque: L'hypothèse de Fresnel : La lumière est une onde transversale constituée d'un champ électrique et d'un champ magnétique.
  
  La lumière est une onde électromagnétique qui se propage dans des milieux physiques et non physiques, à condition qu’elle soit transparente

2. Propriétés des ondes lumineuses :

• 2.1. Onde lumineuse monochromatique :

  Lumière	l'outil	Le résultat	Conclusion
  		Déviation + dissipation	La lumière est multicolore
  		déviation	La lumière est monochromatique

• 2.2. La vitesse de propagation de la lumière :

  - La vitesse de propagation de la lumière (la célérité de la lumière) dans le vide est constante :

  

  - L'onde lumineuse se propage à travers un milieu matériel avec une vitesse de V inférieure à C.

  - on définit l'indice de réfraction d'un milieu transparent pour une lumière monochromatique donnée par:

  

• 2.3. Fréquence et longueur d'onde :

  - Longueur d'onde dans le vide : Où

  - Longueur d'onde dans un milieu matériel : Où

  - N: la fréquence de l'onde lumineuse monochromatique reste constante, et ne dépend pas du milieu de propagation.

  - On définit l'indice de réfraction d'un milieu transparent par rapport à une lumière monochromatique donnée par relation

  

• 2.4. Le domaine des ondes lumineuses visibles :

  

3. Diffraction d'une onde lumineuse monochromatique:

• 3.1. Différence angulaire θ :

  

  - Nous appelons la différence angulaire ، L'angle sous lequel on observe la moitié de la tache centre (voir figure)

  - Pour une petite différence angulaire, la relation peut être écrite :

  Graphiquement :

  Empiriquement :

• 3.2. Facteurs influençants :

  * Effet de la largeur de la fente a: plus il est important plus le phénomène de diffraction est important.

  * Effet de la longueur d'onde de la lumière monochromatique: plus la longueur d'onde est grande, plus le phénomène de diffraction est important

  * Effet de la distance D: plus la distance D est grande, plus le phénomène de diffraction est important

  REMARQUE: Une diffraction de la lumière peut être observée à travers une fente (ou un fil fin) lorsque la largeur de la fente (ou du fil) est entre et

  Utilisation d'une fente qui est distingué par sa largeur a	Utilisation d'un fil qui est distingué par son diamètre a	Utiliser un trou de diamètre d

4. Dispersion des ondes lumineuses:

• 4.1. Différence angulaire D :

  

• 4.2. Relations de propagation de la lumière à travers un prisme :

  

• 4.3. Explication du phénomène de dispersion de la lumière :

  Selon la deuxième loi de Descartes aux points I et I '

  - Il s'avère que l'angle i' est lié à n l'indice de réfraction

  - Et puisque D est lié à l'angle i'

  Donc D est également lié à l'indice de réfraction n.

  - L'indice de réfraction du verre dépend de la couleur du rayonnement qu'il traverse .

  Exemples:

  Violet	Jaune	Rouge	Radiation
  1,652	1,629	1,618	n

  Récapitulation:

  L'indice de réfraction du verre d'un prisme est lié à la fréquence des ondes lumineuses .

  Ainsi, la vitesse de propagation des ondes lumineuses dépend également de leur fréquence.

  Remarque:

  La diffraction D change avec le changement de la longueur d'onde de la lumière sur le prisme, donc l'indice de réfraction du prisme change à son tour avec le changement de la longueur d'onde selon la loi de CAUCHY:

  

  Autrement dit, n est une Fonction affine de