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la lumiere

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ASPECT ONDULATOIRE DE LA LUMIERE - leçon n° 20

Cette leçon comporte deux paragraphes.
La lumière présente deux aspects à priori contradictoire : l'aspect ondulatoire (étudié ici) et l'aspect corpusculaire (abordé plus tard dans les études). Une nouvelle branche de la physique a été développée au XX° siècle pour concilier ces deux aspects : c’est la physique quantique étudiée dans l’enseignement supérieur.

1- PROPAGATION RECTILIGNE ET DIFFRACTION

 Dans le vide ou dans l’air, la lumière se propage en ligne droite avec une vitesse c
= 3  10 8 m/s quelle que soit la couleur.
 Dans un milieu transparent et homogène la lumière se propage également en ligne droite mais avec une vitesse qui dépend de la couleur.
Par exemple, l’indice de réfraction du milieu pour la radiation rouge est défini par : nR = c / VR
La connaissance de nR permet de calculer la vitesse de la lumière rouge dans ce milieu VR = c / nR = 3  10 8 / nR.
La connaissance de nB permet de calculer la vitesse de la lumière bleue dans ce milieu VB = c / nB = 3  10 8 / nB.
 Diffraction :
Lorsque un faisceau lumineux rencontre un obstacle ou une ouverture dont les dimensions sont voisines de sa longueur d’onde, la lumière ne se propage plus en ligne droite : il y a diffraction. Le faisceau s’élargit.

Ici, seule l’hypothèse d’une nature ondulatoire de la lumière permet d’interpréter correctement le phénomène de diffraction.
 Chaque radiation colorée ou invisible possède une fréquence qu’elle conserve dans tous les milieux traversés :
Par exemple fR = 3,75  1014 Hz pour le rouge et fV = 7,50  1014 Hz pour le violet.

Les ondes lumineuses sont des ondes électromagnétiques propageant des champs électrique et magnétique tout comme les ondes radio, les ondes télévision ou les rayonnements infrarouges, ultraviolets, X et  .
 Une onde lumineuse a une double périodicité :
- périodicité temporelle de période T. Cette période T = 1 / f ne dépend pas du milieu
traversé.

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