Dix questions pour vérifier tes connaissances sur la diffraction et les interférences. Choisis une seule réponse par question, puis lis l’explication.
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À quelle condition la diffraction d’une onde par une ouverture est-elle bien visible ?
La diffraction est marquée quand a est de l’ordre de λ ou plus petit ; elle concerne toutes les ondes.
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Quelle est la relation entre l’angle de diffraction θ, la longueur d’onde λ et la largeur a de la fente ?
θ (en radians) est égal à λ divisé par a, pour des angles petits.
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Un laser de 600 nm éclaire une fente de 0,060 mm. L’angle θ vaut…
θ = 600 × 10⁻⁹ ÷ 6,0 × 10⁻⁵ = 1,0 × 10⁻² rad.
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Quand on divise par deux la largeur de la fente, l’angle de diffraction…
θ = λ ÷ a est inversement proportionnel à a : si a est divisée par 2, θ est multiplié par 2.
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Quelle est la largeur de la tache centrale pour λ = 500 nm, a = 0,10 mm et D = 1,0 m ?
L = 2 λ D ÷ a = 2 × 500 × 10⁻⁹ × 1,0 ÷ 1,0 × 10⁻⁴ = 1,0 × 10⁻² m.
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À quelle condition sur la différence de marche δ les interférences sont-elles constructives ?
Les ondes arrivent en phase quand leur différence de marche est un nombre entier de longueurs d’onde.
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Pour λ = 600 nm, quelle différence de marche donne des interférences destructives ?
900 ÷ 600 = 1,5 est un demi-entier : interférences destructives ; les autres valeurs sont des multiples entiers de λ.
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Quelle est l’expression de l’interfrange dans le dispositif des fentes de Young ?
i = λ D ÷ b : proportionnel à λ et D, inversement proportionnel à b.
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Calcule l’interfrange pour λ = 500 nm, D = 2,0 m et b = 0,50 mm.
i = 500 × 10⁻⁹ × 2,0 ÷ 5,0 × 10⁻⁴ = 2,0 × 10⁻³ m.
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Pourquoi n’observe-t-on pas de franges avec deux lampes ordinaires ?
Deux sources indépendantes n’ont pas de déphasage constant : les interférences ne sont pas stables.
Les notions passées en revue dans ce QCM diffraction interférences
- Définition de la diffraction
- Relation θ = λ ÷ a et L = 2 λ D ÷ a
- Différence de marche et conditions d’interférences
- Fentes de Young et interfrange i = λ D ÷ b
- Sources cohérentes
- Caractère ondulatoire de la lumière
Le piège classique
Le piège classique : oublier de convertir la largeur de la fente ou de la distance entre fentes en mètres, ou confondre θ (rad) avec L (m). Autre erreur : utiliser la condition δ = kλ pour les franges sombres.
La bonne habitude
Dessine un petit schéma avec a, D, L ou b, D, i et rappelle les formules. Convertis d’abord toutes les grandeurs en mètres, puis calcule en notation scientifique et vérifie l’ordre de grandeur : θ vaut souvent 10⁻³ à 10⁻² rad.
Questions fréquentes
Pourquoi la tache centrale de diffraction est-elle plus large quand la fente est plus étroite ?
Parce que θ = λ ÷ a : plus a est petite, plus θ est grand. Une ouverture étroite étale davantage l’onde dans toutes les directions.
Quelle différence y a-t-il entre diffraction et interférences ?
La diffraction concerne une seule onde qui rencontre une ouverture ou un obstacle ; les interférences résultent de la superposition de deux ondes cohérentes. Dans les fentes de Young, les deux phénomènes se combinent.
Qu’appelle-t-on interfrange ?
C’est la distance entre deux franges brillantes consécutives (ou deux franges sombres consécutives) sur l’écran ; elle vaut i = λ D ÷ b.