Physique-Chimie · Terminale · Ondes et signaux
Diffraction d’une onde
Une fente étroite étale l’onde.
En bref
Faites passer de la lumière par une fente très fine : au lieu d’un trait net, vous obtenez une figure étalée.
Faites passer de la lumière par une fente très fine : au lieu d’un trait net, vous obtenez une figure étalée. Aucun modèle de particule ne prédit cela — c’est la signature du caractère ondulatoire.
Le phénomène
La diffraction est l’étalement d’une onde rencontrant une ouverture ou un obstacle de dimension a du même ordre que λ.
| Si l’ouverture est… | L’étalement est… |
|---|---|
| Petite devant λ | Grand |
| Grande devant λ | Faible : l’onde semble aller tout droit |
Plus l’ouverture est petite, plus l’étalement est grand. C’est contraire à l’intuition, et c’est le point du chapitre.
Les relations
| Grandeur | Formule | Unité |
|---|---|---|
| Demi-angle d’ouverture | θ = λ / a | radians |
| Largeur de la tache centrale | L = 2 λ D / a | mètres |
C’est la relation qui permet de mesurer λ connaissant a — ou l’inverse, comme dans la mesure du diamètre d’un cheveu.
Ce que la diffraction ne change pas
| Grandeur | Modifiée ? |
|---|---|
| La fréquence | Non |
| La longueur d’onde | Non |
| La célérité | Non |
| La répartition dans l’espace | Oui — c’est tout |
C’est une erreur fréquente de croire que la lumière « ralentit » ou « change de couleur » en traversant la fente.
Les conséquences observables
| Observation | L’explication |
|---|---|
| Le son contourne un obstacle | λ vaut de quelques cm à plusieurs mètres |
| La lumière semble aller tout droit | λ vaut quelques centaines de nanomètres |
| D’une pièce voisine, on n’entend que les basses | Les graves se diffractent mieux que les aigus |
| Deux étoiles proches se confondent | La résolution est limitée par la diffraction sur l’ouverture |
C’est cette dernière raison — et non le grossissement — qui pousse à construire de grands télescopes.
En pratique au laboratoire
Un laser, une fente calibrée, un écran à quelques mètres : on mesure L, on connaît D et a, on en déduit λ.
Le tracé de L en fonction de 1/a doit donner une droite passant par l’origine, de coefficient directeur 2λD. C’est la vérification quantitative du modèle — pas une simple illustration.
Diffraction et interférences se produisent souvent ensemble : la figure des fentes d’Young est faite de franges d’interférences modulées par l’enveloppe de diffraction de chaque fente.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.À quelle condition une onde est-elle notablement diffractée ?
2.Quelle relation donne le demi-angle de diffraction ?
3.Réduire la largeur de la fente…
4.La diffraction modifie la longueur d’onde de l’onde diffractée.
5.Pourquoi entend-on surtout les basses depuis la pièce voisine ?
6.Quelle largeur a la tache centrale de diffraction sur un écran à la distance D ?
0 / 6 questions
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La fiche de révision, sur une page
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