Au programme de ce chapitre
- I. Condition d'observation de la diffraction
- II. Caractéristiques de la figure de diffraction
- III. Généralisation à d'autres ondes
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition La diffraction est la modification de la direction de propagation d'une onde lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de dimension a du même ordre de grandeur que sa longueur d'onde λ. Ce phénomène, propre aux ondes, est observable pour toutes les ondes (lumineuses, sonores, à la surface de l'eau) dès lors que a n'est pas très grand devant λ.
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Un exemple corrigé
Exemple Un faisceau laser de longueur d'onde λ = 633 nm traverse une fente de largeur a = 0,10 mm = 1,0 × 10⁻⁴ m. L'écart angulaire vaut θ = λ/a = 633×10⁻⁹/1,0×10⁻⁴ = 6,33 × 10⁻³ rad. Sur un écran à D = 2,0 m, la tache centrale a une largeur L = 2×6,33×10⁻³×2,0 = 2,5 × 10⁻² m, soit 2,5 cm.
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège. La diffraction est d'autant plus marquée que l'ouverture est PETITE (de l'ordre de λ).
Attention Plus l'ouverture (ou l'obstacle) est petite, plus la diffraction est marquée : c'est l'inverse de l'intuition selon laquelle un « grand trou laisserait mieux passer » l'onde en ligne droite. Si a est très grand devant λ, la diffraction est imperceptible et la propagation paraît rectiligne.
L'astuce du prof
Astuce. Diffraction = preuve du caractère ondulatoire ; d'autant plus nette que l'ouverture ≈ λ.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1
Quand la diffraction est-elle marquée ?
Voir la correction
Quand la taille de l'ouverture est proche de la longueur d'onde λ.
Exercice 2
Que prouve la diffraction ?
Voir la correction
Le caractère ondulatoire de la lumière (ou du son).