Dix questions pour vérifier tes connaissances sur les ondes, la diffraction et les interférences. Choisis une seule réponse par question, puis lis l’explication.
Questions répondues : 0/10 · Bonnes réponses : 0
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Quelle relation lie la célérité v, la longueur d’onde λ et la fréquence f d’une onde ?
L’onde parcourt une longueur d’onde pendant une période : v = λ ÷ T = λ f.
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Un son de fréquence 500 Hz se propage à 340 m/s. Quelle est sa longueur d’onde ?
λ = v ÷ f = 340 ÷ 500 = 0,68 m.
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Dans quel cas la diffraction d’une onde est-elle bien visible ?
La diffraction est marquée si a est comparable ou inférieur à λ.
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Une lumière de 600 nm traverse une fente de 0,12 mm. Quel est l’écart angulaire θ = λ ÷ a ?
θ = 600 × 10⁻⁹ ÷ 1,2 × 10⁻⁴ = 5,0 × 10⁻³ rad.
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Une fente de 0,10 mm est éclairée par une lumière de 500 nm. L’écran est à 2,0 m. Quelle est la largeur de la tache centrale ?
L = 2 λ D ÷ a = 2 × 500 × 10⁻⁹ × 2,0 ÷ 1,0 × 10⁻⁴ = 2,0 × 10⁻² m.
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Pour deux sources en phase, quelle condition donne des interférences constructives en un point ?
Si les ondes arrivent en phase, leurs amplitudes s’ajoutent : δ est un multiple entier de λ.
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Deux ondes de longueur d’onde 0,50 m arrivent en un point avec d₁ = 2,00 m et d₂ = 2,25 m. Que se passe-t-il ?
δ = 0,25 m = λ ÷ 2 = (0 + ½) λ : les ondes arrivent en opposition de phase.
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Dans un dispositif d’Young, λ = 600 nm, b = 0,30 mm et D = 1,50 m. Quel est l’interfrange ?
i = λ D ÷ b = 600 × 10⁻⁹ × 1,50 ÷ 3,0 × 10⁻⁴ = 3,0 × 10⁻³ m.
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Dans un dispositif d’Young, que devient l’interfrange quand on diminue la distance b entre les fentes ?
i = λ D ÷ b est inversement proportionnel à b.
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Que signifie que deux sources sont cohérentes ?
Seules des sources cohérentes donnent des interférences stables dans le temps.
Les notions passées en revue dans ce QCM ondes interférences
- Célérité, longueur d’onde et fréquence : v = λ f
- Diffraction : condition, θ = λ ÷ a et L = 2 λ D ÷ a
- Superposition de deux ondes et cohérence
- Différence de marche et conditions d’interférences
- Fentes d’Young et interfrange i = λ D ÷ b
- Conversions en mètres des longueurs d’onde et des fentes
Le piège classique
Le piège classique : mélanger les unités (nanomètres, millimètres, mètres) dans θ = λ ÷ a ou i = λ D ÷ b, ou confondre la largeur L de la tache centrale avec son demi-écart L ÷ 2. Pense aussi que a et b ne sont pas la même grandeur : a est la largeur d’une fente, b la distance entre deux fentes.
La bonne habitude
Écris toujours les grandeurs en mètres avant de calculer, en notation scientifique, puis vérifie l’ordre de grandeur : une tache de diffraction mesure quelques centimètres et un interfrange quelques millimètres avec un laser et un écran à 1 ou 2 mètres.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre diffraction et interférences ?
La diffraction concerne une seule onde qui rencontre une ouverture ou un obstacle de taille comparable à sa longueur d’onde et s’étale. Les interférences résultent de la superposition de deux ondes cohérentes au même point.
Pourquoi les interférences ne détruisent-elles pas d’énergie ?
Aux points destructifs l’énergie disparaît localement, mais elle est redistribuée vers les points constructifs, où l’amplitude est plus grande. L’énergie totale se conserve.
Pourquoi utilise-t-on un laser dans les expériences de diffraction et d’Young ?
Le laser émet une lumière monochromatique, cohérente et très directive : la figure est nette, de forte intensité et sa longueur d’onde est bien définie.
Pourquoi une fente plus étroite donne-t-elle une tache plus large ?
Parce que l’écart angulaire θ = λ ÷ a augmente quand a diminue : plus l’ouverture est petite, plus l’onde s’étale derrière elle.