SEMAINE 9
Préparation du TD8: Revoir le cours sur les interférences et les conseils ci-dessous.
CE QU'IL FAUT SAVOIR
Les phénomènes d'interférences ( ensemble du cours)
- Les caractéristiques des ondes vues au cours du premier semestre doivent être revues et bien sues pour étudier les phénomèes ondulatoires:
les 3 états de polarisation d'une onde plane.On doit savoir écrire le champ E d'une onde plane polarisée rectilignement suivant Ox, suivant Oy et se propageant suivant Oz
la densité d'énergie
l'intensité I(t) et sa valeur moyenne <I(t)>.
- La lumière est émise par "trains d'onde": penser au train et à ses wagons(wagon= une période de l'onde)!Plus il y a de périodes , plus le train est long! On parlera de sa longueur L= c
t,
où t est la durée moyenne du train d'onde
Lorsqu'on écrit E= E0 cos(kz-wt), on écrit le champ d'une onde sinusoïdale pure. La phase de l'onde varie avez z et t , mais ne subit pas de discontinuité(train d'onde de longueur infini)
Dans une source lumineuse, l'émetteur qui est un atome va être interrompu à cause des collisions, des milliards de fois par seconde!
Il est relancé avec la même cadence: des milliards de fois par seconde. Lorsqu'il est relancé, l'onde émise présente une discontinuité de phase par rapport à l'émission précédente: le train d'ondes est raccourci
Notre oeil ne voit pas ce phénomène, un autre détecteur non plus !
C'est le phénomène d'interférences qui va nous révéler cette situation. On part d'une source unique S (émission d'une succession de train d'ondes ), on la divise en deux(division d'amplitude) pour obtenir deux sources S1 et S2 et on fait interférer ces deux ondes en un point M de l'espace après qu'elles aient parcouru un certain chemin optique.
De S1 et S2 partent des trains d'onde "jumeaux"( amplitude atténuée par rapport à S). En un point M , il y aura interférence, si les trains d'onde "jumeaux" issus de S1 et de S2 parviennent en M simultanément.
- Pour réaliser des interférences, il faut partir de 2 sources synchrones avec des polarisations non orthogonales
- Si les intensités des 2 sources sont égales, alors I(M)= 2I0 (1+ cos f(M))
- f(M)=2pd/l
- le lieu des points d'équiphase sont des hyperboloïdes de révolution autour de S1S2, admettant S1 et S2 comme foyers.
- loi des franges brillantes est simple: d(M)=Kl
- il y aura en un point une frange sombre si d=(2K+1)l/2
- 2 cas intéressants d'observation:
a)écran parallèle à S1S2 , on observe des franges rectilignes équidistantes et d'interfrange i
b) écran perpendiculaire à S1S2: on observe des anneaux dont le rayon angulaire est donné par le cosinus de l'angle d'inclinaison
On part d'une source unique S (émission d'une succession de train d'ondes ), on la divise en deux(division d'amplitude) pour obtenir deux sources S1 et S2 et on fait interférer ces deux ondes en un point M de l'espace après qu'elles aient parcouru un certain chemin optique.
De S1 et S2 partent des trains d'onde "jumeaux"( amplitude atténuée par rapport à S).
En un point M , il y aura interférence, si les trains d'onde "jumeaux" issus de S1 et de S2 parviennent en M simultanément.
- Pour réaliser des interférences, il faut partir de 2 sources synchrones avec des polarisations non orthogonales
- Si les intensités des 2 sources sont égales, alors I(M)= 2I0 (1+ cos f(M))
- f(M)= 2pd/l
- d(M)= ax/D
- le lieu des points d'équiphase sont des hyperboloïdes de révolution autour de S1S2, admettant S1 et S2 comme foyers.
- loi des franges brillantes est simple: d(M)=Kl
- il y aura en un point une frange sombre si d=(2K+1)l/2
- 2 cas intéressants d'observation:
a)écran parallèle à S1S2 , on observe des franges rectilignes équidistantes et d'interfrange i
b) écran perpendiculaire à S1S2: on observe des anneaux dont le rayon angulaire est donné par le cosinus de l'angle d'inclinaison
- ordre d'interférence: p(M)= d(M)/l
p(M) est compris entre 2 nombres entiers qui nous indiquent les étiquettes des franges brillantes de part et d'autre du point M considéré.
- valeur de l'interfrange: i= lD/a
Un site à voir : les dispositifs interférométriques:
http://www.ifrance.com/scientix/pages/interferences.htm
Site sur les fentes d'Young et la cohérence spatiale:
Ce site interactif est vivement recommandé pour se rendre compte de l'importance de la dimension de la source sur la visibilité des franges. En faisant varier sa dimension, on assiste à la perte de cohérence.
http://www.u-bourgogne.fr/PHYSIQUE/ondes/frame.html?FYsourceEtend.html
