Ressources · Terminale · Spécialité Physique-Chimie

Fiche de révision : Diffraction et interférences

Diffraction par une ouverture ou un obstacle et angle caractéristique θ = λ/a ; superposition de deux ondes, cohérence et déphasage ; interférences constructives et destructives de deux sources en phase ; fentes d’Young, différence de chemin optique et interfrange ; mesures d’une longueur d’onde, d’une largeur ou d’un écartement.

Télécharger la fiche PDF

benprofparticulier.frSpécialité Physique-Chimie · Terminale

Diffraction et interférences

Fiche méthode

(Physique-chimie Tle spécialité · Ondes et signaux · Caractériser les phénomènes ondulatoires)

La démarche pour un exercice de diffraction ou d’interférences

1. J’identifie le phénomène : une seule onde qui s’étale (diffraction) ou deux ondes cohérentes qui se superposent (interférences).

2. Je convertis en mètres : nm → 10⁻⁹ m, µm → 10⁻⁶ m, mm → 10⁻³ m ; je calcule $λ = \frac{v}{f}$ si besoin.

3. Je choisis la relation : $θ = \frac{λ}{a}$ et $θ \approx \frac{L}{2 D}$ ; $\frac{δ}{λ}$ entier ou demi-entier ; $i = \frac{λ D}{b}$ .

4. Je résous littéralement, puis je fais l’application numérique avec le bon nombre de chiffres significatifs.

5. Je contrôle : angle petit en radians, $L$ et $i$ de l’ordre du millimètre ou du centimètre, couleur cohérente avec $λ$ .

Le réflexe — la largeur a d’une fente commande la diffraction, l’écartement b des deux fentes commande l’interfrange ; tout se joue sur le quotient δ/λ.

Cas 1 · Prévoir si la diffraction est marquée

Réflexe — Comparer $a$ et $λ$ dans la même unité.

Exemple. Un son de 250 Hz (v = 340 m·s⁻¹) passe par une fenêtre ouverte de 0,60 m.

$λ = \frac{340}{250} = 1, 36$ m, plus grand que $a$ : diffraction très marquée.

Attention — fréquence plus haute → λ plus courte → moins de diffraction.

Cas 2 · Exploiter θ = λ/a

Réflexe — $θ = \frac{λ}{a} \approx \frac{L}{2 D}$ , en radians.

Exemple. Fente de 40 µm, tache centrale de 49 mm sur un écran à 1,50 m.

$θ = \frac{0, 049}{2 \times 1, 50} = 1, 63 \times 10^{- 2}$ rad ; $λ = a θ \approx 6, 53 \times 10^{- 7}$ m : 653 nm, rouge.

Attention — L = 2Dθ : ne pas oublier le facteur 2.

Cas 3 · Additionner deux signaux synchrones

Réflexe — En phase : $A_{1} + A_{2}$ ; opposition : $| A_{1} - A_{2} |$ ; $φ = 2 π \frac{Δ τ}{T}$ .

Exemple. Amplitudes 1,2 mm et 0,8 mm, retard d’une demi-période.

Opposition de phase : amplitude $1, 2 - 0, 8 =$ 0,4 mm, pas zéro.

Attention — sources indépendantes → pas d’interférences stables.

1 / 2

benprofparticulier.frSpécialité Physique-Chimie · Terminale

Cas 4 · Nature d’un point (sources en phase)

Réflexe — $δ = d_{2} - d_{1}$ puis $\frac{δ}{λ}$ .

Exemple. δ = 2,03 µm et λ = 580 nm.

$\frac{δ}{λ} = \frac{2, 03 \times 10^{- 6}}{580 \times 10^{- 9}} = 3, 5$ : demi-entier, interférences destructives.

Attention — sources en opposition de phase : conditions inversées.

Cas 5 · Positions des franges d’Young

Réflexe — $i = \frac{λ D}{b}$ ; brillante en $k i$ , sombre en $(k + \frac{1}{2}) i$ .

Exemple. λ = 470 nm, b = 0,25 mm, D = 1,50 m : deuxième frange sombre.

$i = 2, 82$ mm ; $x = 1, 5 i \approx$ 4,23 mm du centre.

Attention — première frange sombre en i/2.

Cas 6 · Mesurer i, en déduire λ ou b

Réflexe — $i = \frac{ℓ}{N - 1}$ puis $λ = \frac{i b}{D}$ .

Exemple. 11 franges brillantes sur 15,5 mm ; D = 1,85 m ; b = 0,72 mm.

$i = \frac{15, 5}{10} = 1, 55$ mm ; $λ = \frac{1, 55 \times 10^{- 3} \times 0, 72 \times 10^{- 3}}{1, 85} \approx$ 603 nm.

Attention — N franges = N − 1 interfranges.

Les pièges

Utiliser des degrés dans $θ = \frac{λ}{a}$ ou dans $\tan θ \approx θ$ : l’angle est en radians.
Écrire $L = D θ$ : $θ$ est un demi-angle, $L = 2 D θ$ .
Confondre $a$ (largeur d’une fente, diffraction) et $b$ (écartement des fentes, interfrange).
Diviser par $N$ au lieu de $N - 1$ en mesurant un interfrange.
Croire qu’une frange sombre ne reçoit aucune lumière : les deux ondes y arrivent en opposition de phase ; si l’on masque une fente, le point s’éclaire.
Mélanger nm, µm, mm et m dans un même calcul.

Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).

2 / 2

À propos de cette page

La fiche méthode tient en deux pages : la démarche en cinq étapes, du phénomène à identifier au contrôle du résultat, puis un exemple corrigé par cas — un son par une fenêtre, une fente de 40 µm, deux amplitudes en opposition de phase, une différence de marche de 2,03 µm, une frange sombre d’Young, onze franges mesurées — et six pièges sur les radians, le facteur 2, a et b, le comptage des franges et les unités.

Bloqué sur ce chapitre ?

Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.

Réserver un 1^er cours → Voir les tarifs

Soutien scolaire à Marseille · Cours particuliers au collège · Aide aux devoirs