Figures de diffraction simple

[invite1685e44a]

Bonjour,

J'ai appris que la diffration d'une lumière monochromatique pouvait donner ce genre d'image sur un écran (en fonction de la forme de l'ouverture). Cf. image 1 et 2.
ATTENTION, je parle bien de diffraction simple, sans interférence.

THEORIE PERSONNELLE : Je suppose que les zones d'ombre correspondent aux moments où l'onde lumineuse "passe par 0" et les zones lumineuses aux moments où l'onde lumineuse passe par une amplitude maxi (à mon niveau je considère l'onde lumineuse simplement comme une onde transversale sinusoïdale, telle qu'une onde à la surface de l'eau après un lancer de caillou).
Ce que j'ai essayé d'illustrer par mon dessin n°3.

1ère question :
Est-ce que les figures des images 1 et 2 sont visibles à l’œil nu ?

2ème question :
Est-ce que ma théorie personnelle est correcte ?

Si les deux réponse sont oui, voici la
3ème question :
Comment est-ce possible ? En effet, la longueur d'onde d'une lumière rouge (par exemple) est d'environ 0,75 micromètre. Et la diffraction ne modifie pas la longueur de l'onde.
Alors comment est-il possible de distinguer à l'oeil nu les zones sombres des zones claires pour une si petite longueur d'onde ???

Merci d'avance à tous ceux qui ont les idées claires.
-----

[LPFR]

Bonjour.
"Diffraction sans interférence" c'est presque impossible
Je crois que le seul cas où on peut parler de diffraction sans interférence est le cas de la lumière qui traverse une aperture très petite comparée à la longueur d'onde. Dans tous les autres cas, la lumière émisse par un point de la source, interfère avec la lumière émise par les autres points.

Le zones d'ombre correspondent aux endroits ou l'interférence (l'addition) de toutes le ondes donne une somme nulle (ou presque).

1 - Oui. À condition de savoir s'y prendre. Pour l'image 2 il faut regarder un faisceau parallèle (lumière ponctuelle lointaine) à travers un tout petit trou de 0,1 ou 0,2 mm de diamètre.
Pour la 1 il faut regarder la même lumière à travers une fente de même largeur (c'est plus difficile à faire sur son bureau).

2- Évidemment pas. Au lieu d'essayer de "pondre" des théories sur les phénomènes très bien expliquées dans les livres de physique, vous devriez les étudier.

Commencez déjà par étudier la diffraction (plus interférences) des fentes de Young. Quand vous aurez compris, vous pourrez aller un peu plus loin.

En particulier, vous pourrez comprendre comme on peut utiliser l'œil pour voir les interférences à l'infini tout en restant dans la même pièce.
Au revoir.

[invite1685e44a]

Un grand merci LPFR pour ces explications.

Votre dernière phrase pique ma curiosité, je vais essayer de me renseigner.

Les fentes de Young, on a vu et je pense avoir compris.
Simplement le prof ne nous a jamais dit qu'il y avait des interférences pour les cas de diffraction à travers une seule ouverture, c'est pour ça que je ne comprenais pas. Je n'ai aucun plaisir à "pondre" des théories, mais quand on cherche à comprendre ça permet de ne pas rester bloqué.

Bonne soirée, et encore merci

[stefjm]

2- Évidemment pas. Au lieu d'essayer de "pondre" des théories sur les phénomènes très bien expliquées dans les livres de physique, vous devriez les étudier.

Bonsoir,
Faire de la physique, c'est pondre des théories.
Etudier les livres de physiques, c'est un peu comme faire des mots croisés en regardant la solution.

J'ai toujours été frustré par mes TP de physique qui me faisait vérifier la loi de Bidule sans jamais donner les pistes pour la trouver par soi même.

Cordialement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonsoir,
Faire de la physique, c'est pondre des théories.
Etudier les livres de physiques, c'est un peu comme faire des mots croisés en regardant la solution.

J'ai toujours été frustré par mes TP de physique qui me faisait vérifier la loi de Bidule sans jamais donner les pistes pour la trouver par soi même.

Cordialement.

Bonjour Stefjm.
Vos affirmations sont malvenues dans le cadre de cette discussion.
Un étudiant en physique ne "fait" pas de la physique. Il se limite à étudier celle faite par les génies qui nous ont précédé.
Avant de pondre de théories il faut bien connaitre les théories actuelles et les phénomènes qu'elles décrivent et leurs déficiences, afin d'essayer de "pondre" une meilleure théorie.
On n'étudie pas une matière en commençant à zéro. Auriez-vous été capable de conclure de la lune est en chute libre? Moi pas. Et si on enseignait les sciences de cette façon, il aurait une très bonne raison de prolonger l'âge de la retraite à 2500 ans pour que les gens aient une chance d'apprendre à écrire et compter en inventant l'écriture et l'arithmétique par eux mêmes avant leur mort.
Cordialement,

[stefjm]

Bonjour,
Pas étonnant que les véritables scientifiques se détournent des études décrites à tort comme scientifiques.
Solutionner des mots croisés en recopiant la solution (y compris avec la recopie d'un raisonnement : bataille navale, lettre en A1 de la solution recopiée en A1 du problème) n'a rien de passionnant. Je ne parle même pas de fabriquer le mot croisé.

Pas étonnant qu'en L3, des étudiants arrivent à trouver les racines d'un pôlynome du second degré mais n'arrive pas à le factoriser sans se planter...Ils ont bachoté les découvertes des génies et n'ont rien compris.

Qu'on ne réinvente pas tout est évident, mais un peu d'enseignement de méthode scientifique ne ferait pas de mal.
Cordialement.

[invite1685e44a]

Les explications de LPFR m'amènent à la question complémentaire ci-dessous :

Si toute diffraction "simple" s'accompagne d'interférences, c'est donc également le cas pour la diffraction d'un son par une fenêtre ouverte.

SI une personne dehors entend parler une personne qui se trouve dans une maison, grâce à la diffraction du son par une fenêtre ouverte (on suppose que les dimensions de la fenêtre permettent cela), ALORS est-ce que la personne dehors entends les interférences. En théorie ça devrait gêner son écoute et/ou sa compréhension, non ? Personnellement je n'ai jamais remarqué ce phénomène, pourquoi ?

[LPFR]

Bonjour.
L'image n'est aps encore validée.
C'est encore de la diffraction et des interférences.
Chaque point de la fenêtre ouverte se comporte comme un émetteur ponctuel (qui émet dans toutes les directions). La somme de ces ondes est maximale dans la direction perpendiculaire à la fenêtre, où toutes les ondes sont en phase. Sur les côtés, l'addition est plus faible.
Ces diffraction et interférences son classées sous le nom de Diffraction de Fresnel, ou diffraction proche. Elle est peu traitée en cours car on ne peut pas s'amuser à tartiner des équations. Les intégrales ne sont pas intégrables analytiquement. On lui préfère la diffraction/interférence à l'infini, où toutes les approximations sont permises et les intégrales solubles analytiquement.

Effectivement, vous entendez le son pas la fenêtre même si vous n'êtes pas en vue de la source. À part les influences des réflexions sur les murs, ce que vous entendez c'est bien le résultat de la diffraction proche. Mais l'amplitude de ce que vous entendez est bien plus faible que si vous êtes en vue de la source. Un meilleur exemple est un mur de clôture en dur, avec des gens qui parlent de l'autre côté.
Vous avez ici quelques explications et des images de diffraction dans une cuve.
Au revoir.

[calculair]

bonjour

En complement des infos donnéés par LPFR, tu as ici une approche theorique de la diffraction par un bord.

Si je me souviens, il est facile d'etendre cela à une fente rectangulaire.

Les interferences sont le fait du caractère ondulatoire de la lumière

http://gilbert.gastebois.pagesperso-...iffraction.htm

[invite1685e44a]

Merci à vous deux.

Bon week-end !

[invite1685e44a]

Bonjour,

Si j'ai bien compris, avec une seule fente on obtient, en plus de la diffraction, un phénomène d'interférences.
Dans le cas des fentes de Young, a priori chaque fente provoque des interférences par elle-même, et ensuite on obtient sur l'écran une superposition de ces 2 signaux diffractés.
C'est-à-dire une superposition de 2 signaux comportant déjà des interférences à la base. Ce qui nous fait des interférences d'interférences !?! Je ne vois pas comment on peut s'y retrouver entre franges claires et sombres, puisqu'on ne tient pas compte de ce phénomène dans les démonstrations.

ça a l'air beaucoup plus compliqué dans la réalité que ce qu'on veut bien nous expliquer en cours...

[LPFR]

Bonjour.
Si une fente est très fine, bien plus fine que la longueur d'onde, on peut négliger les interférences dans le plan perpendiculaire à la fente. Mais si la fente est plus large, il y aura des interférences. Mais ces interférences seront un peu plus compliquées que les interférences entre deux fentes fines (ça donne un sinus cardinal).
Avec deux fentes se seront effectivement des interférences un peu plus compliqués que celles que l'on calcule avec des fentes simples. Elles n'auront pas une amplitude constante et leur étendue angulaire sera limitée.
Dans les études habituels on se limité à l'interférence de fentes fines, ce qui simplifie les calculs. L'idée est de faire comprendre le principe. Et il y a quelques d'autres simplifications dont on ne parle pas. Notamment tout ce qui concerne la cohérence de la lumière utilisée.
Ce qui n'empêche que le calcul de basse est correct et qu'il faut bien le comprendre avant d'aller plus loin et se rapprocher de la réalité.

Le calcul précis, avec n'importe quelle(s) fente(s) se fait facilement avec la transformée de Fourier que l'on étudie plus tard.

Mais je n'aime pas le terme "interférences d'interférences". Ce sont des interférences tout court. Et il faut les calculer "d'un seul coup" et non en deux temps.


Et oui. La réalité est presque toujours bien plus compliquée que ce que l'on explique en cours. En physique on accepte d'étudier des cas simplifiés mais calculables en compréhensibles facilement, même si le résultat n'est pas rigoureusement exact. Et dans le calcul des interférences fait en cours, il y a la base qu'il faut avoir bien compris avant de se rapprocher de la réalité.
Au revoir.

[stefjm]

Le calcul précis, avec n'importe quelle(s) fente(s) se fait facilement avec la transformée de Fourier que l'on étudie plus tard.

Bonjour,
Perso, c'est grâce à la transformée de Fourier que j'ai peut-être compris les interférences.
Pour moi, la projection fréquentielle d'un signal est bien plus claire que sa projection temporelle.
Cordialement.

[invite1685e44a]

Merci beaucoup,
bon dimanche à vous