QCM : Diffraction et interférences (15 questions)

Explication

Une interférence constructive apparaît lorsque la différence de chemin optique est un multiple entier de la longueur d’onde. La condition avec un multiple demi-entier correspond aux interférences destructives.

Explication

La diffraction correspond au changement de direction d’une onde lorsqu’elle rencontre une petite ouverture ou un obstacle. La réflexion renvoie l’onde vers un autre milieu ou une autre direction sans désigner ce phénomène particulier de contournement.

Explication

Le comportement de la somme est étudié en faisant varier la phase à l’origine de l’un des signaux périodiques synchrones. Les autres paramètres proposés concernent la propagation spatiale ou optique, pas la procédure décrite pour cette somme.

Explication

Une interférence destructive se produit lorsque les deux ondes arrivent en opposition de phase en $M$, ce qui annule l’amplitude résultante. L’arrivée en phase correspond au contraire à une interférence constructive d’amplitude maximale.

Explication

La représentation numérique de la somme repose sur la variation de la phase à l’origine de l’un des deux signaux synchrones. Modifier les fréquences ou ignorer les phases ne permet pas de décrire correctement leur somme.

Explication

La différence de chemin optique s’obtient en multipliant la différence géométrique des chemins par l’indice de réfraction du milieu. La différence géométrique simple ne tient pas compte de cet indice.

Explication

La largeur de la tache centrale est donnée par $\ell=\frac{2D\lambda}{a}$. Une augmentation de la distance écran-fente ou de la longueur d’onde agrandit donc la tache, tandis qu’une ouverture plus large la réduit.

Explication

Pour une onde mécanique, la diffraction devient observable lorsque la dimension de l’ouverture est comparable à la longueur d’onde. Une ouverture très grande devant la longueur d’onde produit une propagation davantage proche de la propagation rectiligne.

Explication

Lorsque les deux ondes arrivent en phase en $M$, leurs effets s’additionnent et l’amplitude résultante devient maximale : il s’agit d’une interférence constructive. L’amplitude nulle correspond au cas d’une opposition de phase, donc à une interférence destructive.

Explication

Pour une onde lumineuse, la diffraction est observable lorsque $a\leq 100\lambda$. La condition mécanique est formulée par une dimension d’ouverture du même ordre de grandeur que la longueur d’onde, ce qui ne constitue pas la formulation demandée ici.

Explication

L’interfrange est la séparation entre deux franges consécutives de même nature, brillantes ou sombres. La distance entre une frange brillante et une frange sombre correspond à une autre séparation, généralement égale à une demi-interfrange.

Explication

L’angle caractéristique vérifie $\sin\theta=\frac{\lambda}{a}$, avec $\lambda$ et $a$ exprimés en mètres. La relation faisant intervenir $D$ et $\ell$ décrit la géométrie de la tache observée sur l’écran, et non la définition directe de cet angle.

Explication

Les deux ondes monochromatiques interfèrent en formant une alternance de franges brillantes et sombres à l’intérieur de la figure de diffraction. Une illumination uniforme ne traduit pas cette alternance d’interférences.

Explication

Les interférences résultent de la superposition de deux ondes de même fréquence provenant de sources ponctuelles en phase. Une onde unique ne peut pas produire ce phénomène d’interférence entre deux contributions ondulatoires.

Explication

Les deux fentes d’Young sont éclairées par une même source lumineuse monochromatique, ce qui permet de les considérer comme deux sources ponctuelles en phase. Le dispositif met donc en jeu des ondes lumineuses cohérentes, et non des ondes mécaniques de fréquences différentes.