Expérience de Young à faire soi-même / optique

[Cajanec]

Bonjour,

Comment M.Young a-t-il réalisé concrètement son expérience avec la lumière, les fentes et les interférences ?
Car j’essaie en vain de la reproduire pour observer les raies noires…

J’ai bricolé pour cela un « canon à lumière » qui me permet, à partir d’une petite lampe classique, d’obtenir un faisceau très directif de lumière (que je suppose blanche).
Voir l'image ci-jointe.

Ensuite dans ce petit faisceau, je présente 2 fentes d’une épaisseur quelques dixièmes de mm chacune et distantes l’une de l’autre d’environ 3-4mm.

Mais sur l’écran, de l’autre côté, je ne vois toujours que l’image de ces deux fentes et rien d’autre. Aucune trace d’interférences, et cela quelle que soit la distance à laquelle je positionne l’écran.

Pourriez-vous svp m’indiquer les dimensions qui permettent de réaliser cette observation (épaisseur, largeur, longueur des fentes / distance entre fentes / etc.) ?
Je ne fais pas cela pour le plaisir des calculs et des équations mais juste pour l’émerveillement de VOIR ce phénomène.

Merci par avance.
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[Paraboloide_Hyperbolique]

Bonsoir,

Si je ne me trompe pas, la lumière visible possédant une longueur d'onde de l'ordre de 400 nm à 700 nm, utiliser des fentes de l'ordre du millimètre est insuffisant pour visualiser le phénomène.

Pour visualiser le phénomène il vaut mieux se procurer un réseau de diffraction. Ayant déjà réalisé l'expérience avec un laser, la surface d'un cd peut convenir aussi.

Notez qu'avec une lumière blanche vous n'aurez pas des raies séparées, mais plutôt une décomposition de la lumière de type "arc-en-ciel".

[Deedee81]

Bonjour,

La question posée ici tombe bien.

Sur un autre forum j'ai conseillé d'utiliser une lampe monochromatique genre lampe au sodium, de réaliser des fentes avec une diapositive noire et une lame de rasoir et de disposer l'écran à 5 ou 6 m.
(mais s'il trouve un réseau c'est encore mieux)

Si quelqu'un peut confirmer ce serait parfait.

J'avais oublié la méthode du cd (faut dire que ça n'existait pas à l'époque où j'ai fait l'expérience).

[LPFR]

Bonjour.
Trouver un réseau c'est facile: un simple CD sert de réseau. Il travaille en réflexion. Mais dans certains "spindles" de CD on trouve des faux CD de garde au début et à la fin, qui n'ont pas de métallisation et qui travaillent en transmission.
Ce sont les "sillons" du CD qui se comportent comme les trais du réseau de diffraction.

Pour faire la manip de Young (je vous rappelle que elles eurent lieu au début du 19ème siècle, sans sources de lumière intenses autres le Soleil), il faut que la largeur des fentes soit de l'ordre de 10 longueurs d'onde pour avoir un angle d'interférences possible de 10° (5° de chaque côte du plan de symétrie). 10 longueurs d'onde cela fait 5 microns. C'est très difficile de faire cela dans sa cuisine. Si les fentes font 50 microns, l'angle des interférences possibles sera de 0,5 de chaque côté.

Plus difficile: il faut que la lumière qui sort des deux fentes soit cohérente. Si vous éclairez les deux fentes avec une lampe, les deux lumières ne seront pas cohérents et il n'y aura pas d'interférences visibles. On peut rendre cohérentes les deux fentes en les éclairant avec la lumière qui sort d'une seule fente très étroite. Mais il ne vous restera pas beaucoup de lumière.
On peut aussi utiliser une source ponctuelle très éloignée.
Une autre façon plus simple, est d'utiliser une seule fente et de "faire une photocopie" soit avec un miroir (face avant, bien sur), soit avec un biprisme de Fresnel.

Dernière chose: projeter les images de diffraction sur un écran demande énormément de lumière. Entre autres, parce qu'il faut que l'écran soit éloigné.

Si c'est pour une expérience personnelle, on peut montrer que si on remplace l'écran éloigné par une lentille et un écran situé sur le plan focal de la lentille, on obtient les mêmes images de diffraction "à l'infini". L'idée est d'utiliser l'optique votre œil à la place de la lentille et votre rétine à la place de l'écran.
Il faut donc placer la ou les fentes très près de votre œil et de regarder une source ponctuelle lointaine (comme un lampadaire). Vous pouvez aussi regarder des petites lampes classiques ou des LEDs de couleur ou blanches placées à quelques mètres.
La manip utilisant la réflexion d'un CD se fait de la même manière, en regardant la réflexion d'une source ponctuelle. Il faut regarder de chaque côté de la réflexion "spéculaire", à un angle 30°, pour voir les images de diffraction.

Vous pouvez voir le "disque d'Airy" en faisant un tout petit trou dans du papier alu ménager. L'astuce est de mètre le papier alu entre deux feuilles de papier et le tout sur une vitre et appuyer avec une aiguille fine. La vitre sert à arrêter l'aiguille, le papier du bas à limiter la pénétration de l'aiguille et le papier du haut à empêcher qu'elle dérape. Faites plusieurs trous car vous constaterez que c'est difficile de faire des trous ronds. Et regardez des sources lointaines.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[stefjm]

Bonjour,
Pour faire l'une des expériences proposées par LPFR, vous pouvez utiliser des lunettes à trou (ou à grille), facile à trouver.
https://www.google.com/search?q=lune...w=1920&bih=952

Lorsque vous plissez les yeux (pour faire une fente avec les paupières), vous verrez des "stores vénitiens" horizontaux, donc une alternance d'ombre et de lumière.

Cordialement.

[Cajanec]

Merci beaucoup pour toutes ces précieuses informations.
L’expérience n’a pas l’air simple à réaliser.

Je suis très étonné par rapport à l’expérience initiale (en 1801, selon Wikipédia)
- Est-ce que M.Young avait utilisé une lumière monochromatique ? Etait-ce possible à l’époque ?
- Est-ce que M.Young avait réalisé des fentes de quelques microns ?
- Est-ce que M.Young avait éclairé les deux fentes avec la lumière issue de la diffraction sur une seule fente en amont ?

Est-ce que M.Young savait déjà où il allait avant de commencer ? Comment avait-il pu penser à toutes les conditions mentionnées ci-dessus ?

Merci à LPFR d’avoir parlé du disque d’Airy, du coup j’ai regardé sur le Net, et je me suis rendu compte que c’était ce que j’observais quand je pointais mon « canon à lumière » (voir mon tout premier message) directement sur le mur de ma chambre, sans utiliser de fentes. J'ai reproduis sur le croquis ci-joint ce que j'observais sur le mur.
Sur cette image de disque d’Airy, on a bien un phénomène de diffraction, mais pas un phénomène d’interférences n’est-ce pas ? Alors a quoi correspond cette zone sombre entre le disque central et l’anneau ?

Merci par avance

[LPFR]

Bonjour.
J'ai des doutes très sérieux que ce que vous voyez avec votre canon à lumière soit le disque d'Airy. Surtout avec de la lumière blanche. Je pense plutôt pour la lumière qui tire tout droit pour la tache centrale et pour la lumière réfléchie sur les parois du tube pour l'anneau extérieur. Mais, bien sur, ce n'est que ce que pense ma boule de cristal.

Young n'a surement pas utilisé de la lumière diffractée car les réseaux de diffraction ne sont arrivés que presque un siècle plus tard. Peut-être qui faisait passer la lumière du Soleil à travers un prisme. Ou qu'il utilisait des verres colorés (les vitraux existaient à l'époque).
Mais je n'ai pas les détails des expériences... et c'est dommage !

J'ai trouvé ce merveilleux site:
http://www.biodiversitylibrary.org/i...e/854/mode/1up
avec un cours complet de Young.
Regardez la "plate XXX" (En couleurs !) et les pages autour de la 467 (on choisit à gauche).

Malheureusement, il ne décrit pas l'appareillage. Il faudrait trouver sa publication. Probablement à la Royal Society.
Je l'ai cherché. Il est ici:
http://www.jstor.org/stable/107113
Malheureusement, il ne décrit pas l'appareil. Du moins pas dans l'illustration.
Je n'ai pas lu le texte en détail. Peut-être qui le décrit dans le texte.
Au revoir.

[Cajanec]

Merci,
les figures sont fabuleuses !

Un vrai moment d'Histoire...

[stefjm]

Bonjour,
Une autre façon très facile de voir la diffraction est de se ballader en ville de nuit et de plisser les yeux.
Chaque lumière ponctuelle devient un trait vertical (si pli des yeux horizontal)
Inexplicable sans diffraction...
Cordialement.

[Cajanec]

Un grand merci à vous tous !