Fentes d'Young

Fiche révision 6 I. Mécanique · Vecteur position (équations horaires du mouvement) · Vecteur vitesse (définition et caractéristiques) · Vecteur accélération (définition et caractéristiques)· Passer du vecteur accélération au vecteur vitesse en tenant compte des conditions initiales· Passer du vecteur vitesse au vecteur position en tenant compte des conditions initiales· Caractériser un mouvement à l’aide des vecteurs vitesse et

l’écran résultant de la superposition de deux faisceaux de lumière cohérents dans l’expérience des trous d’Young est donnée par la formule de Fresnel : I “ 2I0 ˆ 1` cos ˆ 2πδpMq λ ˙˙ avec I0 l’intensité passant par un trou et δpMq la différence de marche entre les deux rayons au point M . Exercice 7: Mesure de l’indice d’un gaz par interférométrie On considère le montage des trous d’Young ci-dessous. Le milieu est de l’air d’indice n0. La source S est supposée monochromatique pλ0 “ 633 nmq

de O et indiquer comment sont les surfaces d'onde avant et après la lentille. Exo 4 (5 pts) : interférences On considère le montage des fentes d'Young (F1 et F2 infiniment fines et séparées d'une distance e=0,2mm) éclairées par un faisceau de lumière parallèle monochromatique (longueur d'onde λ’633nm). On place un écran parallèlement au plan des fentes et à une distance L=200cm de ce plan L'intensité sur l'écran en un point M d'abscisse x par rapport au plan médian de F1 et F2 peut s'exprimer

franges : A) Trous d’Young éclairés par 2 sources ponctuelles. Application à la détection d’étoiles doubles : 1) Trous d’Young éclairés par une source ponctuelle sur l’axe : Schéma : écran x S a D’ z D 1 écran S’ x a z D D’ On s’intéresse à l’intensité en un point M, de coordonnées ( x ; y ) de l’écran d’observation.   2 ax   Intensité : I  M   2 I 0 1  cos     D   Interfrange : i  D a Position de la frange centrale   0 : x0  0 2) Trous d’Young éclairés par une

d’interférences constructives ou destructives à la surface de l’eau dans le cas de deux ondes issues de deux sources ponctuelles en phase. Prévoir les lieux d’interférences constructives et les lieux d’interférences destructives dans le cas des trous d’Young, l’expression linéarisée de la différence de chemin optique étant donnée. Établir l’expression de l’interfrange. DIFFRACTION : Le phénomène de diffraction est une modification de la direction de propagation d’une onde progressive périodique lorsqu’elle

b. Expérience des fentes d'Young Montage expérimental : Dans ce premier montage, on dispose d'une diapositive contenant deux fentes espacées de 0,3mm. On observe deux types de franges : des franges brillantes des franges sombres On remarque également que l'intensité lumineuse décroît au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la tâche centrale -dans les deux sens. Ces observations sont dû au phénomène dit d'interférence, qui par la présence des deux fentes, va faire s'additionner

PROPRIÉTÉ ONDULATOIRE DE LA LUMIÈRE : INTERFÉRENCES. 1. Interférences à 2 ondes. a) Dispositif d'étude. Observations. Le dispositif étudié est celui des fentes d'Young. On envoie un faisceau de lumière parallèle monochromatique (produit par exemple par un laser) sur un obstacle opaque percé de 2 fentes rectangulaires très fines, verticales. Les 2 fentes jouent le rôle de sources S1 et S2 qui éclairent l'écran E. La zone éclairée par les deux sources S1 et S2 est la zone d'interférences Au lieu d'obtenir

il nous faut une tache centrale ronde qui est obtenu en utilisant un trou rond au lieu de la fente pour la diffraction. Les interférences sont elles obtenues en ajoutant un deuxième trou (comme dans le cas des fentes d’Young) ! Le dispositif obtenu est nommé dispositif des trous d’Young. Voici un schéma de l’expérience : 11. Pour démontrer l’expression de l’interfrange ? = !  ×  ! ! il faut prouver que i est proportionnel à D et inversement proportionnel à a, puis que le coefficient de proportionnalité

différence de phase constante (voire nulle si les deux sources sont en phase). La façon habituelle d'obtenir deux sources lumineuses cohérentes consiste à utiliser deux images d'une même source (miroirs de Fresnel) ou à éclairer deux fentes avec la même source (fentes d'Young).  Si les sources S1 et S2 émettent la même couleur (même fréquence) et ont la même phase (subissant éventuellement les mêmes sauts de phase) alors : - En un point d’une frange brillante les ondes qui interférent sont telles

photon par photon Pour tenter de répondre aux questions posées, nous allons réaliser une expérience extrême: l'expérience des fentes d'Young avec une source lumineuse si faible qu'elle n'émette qu'un seul photon à la fois. Nous posons une question toute simple : Un photon seul produit-il un phénomène d'interférence ? I-1-Rappel de l'expérience classique des fentes d'Young Une source lumineuse S émet un rayonnement électromagnétique monochromatique de pulsation 0 et de vecteur d'onde k0. 2 c= 0 0=2