À PROPOS DE LA LUMIÈRE

1. PREMIÈRE EXPÉRIENCE

1.1. Le phénomène mis en évidence dans cette expérience est la diffraction : la lumière du laser arrive rectilignement puis se propoage dans toutes les directions en sortie de la fente.

Les ondes mécaniques se diffractent également, on peut donc affirmer que la lumière est une onde .

1.2.1. S’il n’y avait pas de phénomène de diffraction, le rayon du laser continuerait à se propager en ligne droite. Après passage par la fente fine, la lumière se propage dans toutes les directions. L’angle q correspond à l’angle entre la droite AB et AC .

1.2.2. q =

les unités des termes de cette formule sont :

q en radians (rad)

l , longueur d’onde du laser en mètres (m)

a, largeur de la fente en mètres (m).

1.2.3.

Plus la largeur a de la fente est petite, plus l’écart angulaire q est grand (a est au dénominateur de l’expression) donc plus la a largeur de la tache centrale augmente.

1.3. Exprimons l’angle téta en fonction de l et D

1.4. Calcul de la largeur de la fente :

2. DEUXIÈME EXPÉRIENCE

2.1. La lumière émise par le laser est monochromatique, elle n’est constitué que d’une seule radiation .lumineuse (longueur d'onde dans le vide l = 633 nm).

2.2.1. Calcul de la fréquence de l’onde

2.2.2. Une onde lumineuse, comme toute onde est caractérisée par sa fréquence n. Celle-ci ne dépend pas du milieu de propagation, contrairement à la célérité et à la longueur d’onde.

2.3. Domaines des longueurs d’ondes :

ondes visibles : 400 nm (le violet) << 800 nm (le rouge).

ultraviolets l < 400 nm

infrarouges l > 800 nm

2.4. L’indice de réfraction du verre pour la fréquence n de l’onde utilisée est n = 1,61.

2.4.1. L’indice de réfraction est-il le même pour toutes les radiations lumineuses ?

Dans un milieu dispersif, la célérité v dépend de la fréquence n de l’onde.

or n = , c est constante comme v dépend de la fréquence de l’onde, alors l'indice de réfraction n dépend de la fréquence de l’onde (il n’est pas le même pour une radiation rouge et bleue par exemple).

2.4.2. Quelle est la longueur d’onde de la radiation émise par le laser dans le verre ?

avec v célérité de la lumière dans le verre.

2.5. Lorsqu’on fait traverser une lumière blanche à travers un prisme, on obtient un lumineux coloré continu allant du violet au rouge. (couleurs de l'arc en ciel), c'est le spectre de la lumière blanche.

2.6. D’après le texte, la déviation d augmente quand la longueur d’onde diminue. Or

3. TRANSITION QUANTIQUE DANS LE LASER

3.1. La désexcitation d’un atome de néon du niveau d’énergie E₂ au niveau d’énergie E₁ s’accompagne de l’emission d’un photon d’énergie :

3.2. DE = h.n