La lumière. Modèle ondulatoire

Synthèse P3

I Le modèle ondulatoire de la lumière

La lumière subit le phénomène de diffraction, ce qui a amené les physiciens à considérer la lumière comme une onde

La lumière fait partie des ondes électromagnétiques

I-1 Propriétés des ondes lumineuses

· Les ondes lumineuses se propagent dans le vide et dans les milieux transparents.

· Dans le vide la célérité de la lumière est une constante universelle qui vaut pratiquement c = 3.10⁸ m.s^-1.

· La longueur d’onde dans le vide λ₀ et la fréquence n d’une onde lumineuse sont liées par la relation (400nm < λ₀ lumière visible < 800 nm)

λ₀ = c / n

· La fréquence de l’onde détermine la couleur de celle-ci.

I-2 : Ondes lumineuses polychromatiques et monochromatiques

· Une onde lumineuse qui ne présente qu’une seule fréquence est dite monochromatique. (La lumière des lasers est pratiquement monochromatique)

· Une onde lumineuse qui présente plusieurs fréquences est une onde polychromatique. (La lumière blanche est polychromatique)

II Propagation dans un milieu transparent et isotrope

L’onde lumineuse se propage dans un milieu matériel transparent et isotrope, avec une célérité v plus faible que dans le vide

Indice du milieu : Pour une onde lumineuse monochromatique l’indice n d’un milieu est égal au rapport de la valeur c de sa célérité dans le vide à sa valeur v de propagation dans le milieu :

n = c/v (ne pas confondre vitesse et fréquence)

III les phénomènes de dispersion et de diffraction :

III-1 La dispersion

Les milieux transparents autres que le vide sont dispersifs : la célérité de l’onde lumineuse dépend de sa fréquence, il en résulte que l’indice du milieu dépend aussi de la fréquence de l’onde.

Une des conséquences de ce phénomène est la dispersion de la lumière blanche par ce type de milieu (spectres issus des prismes et des gouttes d’eau)

III-2 La diffraction

Le phénomène appelé diffraction s’accompagne de modification de la direction de propagation et de l’intensité lumineuse ne pouvant s’interpréter ni par la réflexion ni par la réfraction.

Les ondes lumineuses peuvent êtres diffractés par des petits objets transparents ou opaques.

Quand la lumière est diffractée par un objet de dimension caractéristique a, l’écart angulaire du faisceau a pour valeur :

JMPODVIN Juillet 2002