QCM : Phénomènes d'interférence et diffraction lumineuses — 9 questions

Questions et réponses du QCM

1. Qu'est-ce que la diffraction des ondes ?

C'est la superposition de deux ondes cohérentes produisant une figure d'interférences stable.
C'est un phénomène où une onde change de direction lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de dimension comparable à sa longueur d'onde, modifiant sa propagation.
C'est un phénomène où une onde se divise en plusieurs ondes de même fréquence lorsqu'elle passe à travers une fente.
C'est l'interférence entre deux ondes qui produit des franges brillantes ou sombres.

C'est un phénomène où une onde change de direction lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de dimension comparable à sa longueur d'onde, modifiant sa propagation.

Explication

La diffraction des ondes est définie comme la modification de la direction de propagation d'une onde lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture de dimension comparable à sa longueur d'onde, ce qui est explicitement mentionné dans le contenu. Les autres options décrivent des phénomènes liés à l'interférence ou à la superposition, mais ne constituent pas la définition précise de la diffraction.

2. Quelle est la date de la première réalisation de l'expérience des fentes de Young par Thomas Young?

1799
1801
1850
1820

1801

Explication

L'expérience des fentes de Young, qui a permis d'observer pour la première fois des franges d'interférences lumineuses, a été réalisée en 1801 par Thomas Young. C'est une étape fondamentale dans la démonstration de la nature ondulatoire de la lumière.

3. Quel est le rôle principal de la cohérence des sources dans la formation des figures d’interférences lumineuses ?

Elle permet d’obtenir un déphasage variable entre les ondes.
Elle augmente la longueur d’onde de la lumière incidente.
Elle garantit que les ondes ont la même amplitude.
Elle assure un déphasage constant, permettant la stabilité des franges.

Elle assure un déphasage constant, permettant la stabilité des franges.

Explication

La cohérence des sources est cruciale car elle garantit que le déphasage entre les ondes reste constant dans le temps, ce qui permet la formation de figures d’interférences stables et nettes, avec des franges brillantes et sombres bien définies.

4. Quand a été mise en évidence pour la première fois la différence de marche dans le contexte des interférences lumineuses ?

Au milieu du XVIIIe siècle, avec les travaux de Newton
Au début du XVIIe siècle, avec les premières observations de Galileo
Au début du XXe siècle, avec les expériences de Michelson
Au début du XIXe siècle, avec l'expérience de Young en 1801

Au début du XIXe siècle, avec l'expérience de Young en 1801

Explication

La différence de marche a été mise en évidence pour la première fois dans le contexte des interférences lumineuses lors de l'expérience de Young en 1801, qui a permis d'observer la superposition cohérente de deux ondes lumineuses.

5. En quoi la loi de diffraction diffère-t-elle de l'interférence lumineuse ?

La loi de diffraction s'applique uniquement aux ondes mécaniques, alors que l'interférence concerne uniquement la lumière.
La diffraction concerne la déviation d'une onde par un obstacle ou une ouverture, tandis que l'interférence concerne la superposition de deux ondes cohérentes.
La diffraction dépend uniquement de la longueur d'onde λ, alors que l'interférence dépend de la différence de marche δ.
La diffraction produit des franges sombres, alors que l'interférence ne produit que des franges brillantes.

La diffraction concerne la déviation d'une onde par un obstacle ou une ouverture, tandis que l'interférence concerne la superposition de deux ondes cohérentes.

Explication

La diffraction et l'interférence sont deux phénomènes ondulatoires liés mais distincts : la diffraction concerne la déviation d'une onde lorsqu'elle rencontre un obstacle ou une ouverture, modifiant sa direction, et est caractérisée par l'angle θ en fonction de λ et a. L'interférence concerne la superposition cohérente de deux ondes, produisant des franges d'interférences selon la différence de marche δ. La différence essentielle est que la diffraction décrit la déviation d'une seule onde par un obstacle ou ouverture, tandis que l'interférence concerne la superposition de deux ondes cohérentes.

6. Qui a formulé ou proposé le concept d'interfrange dans le contexte des interférences lumineuses ?

Augustin-Jean Fresnel
Huygens Christiaan
Albert Einstein
Thomas Young

Thomas Young

Explication

Thomas Young est crédité d'avoir formulé et mesuré pour la première fois le concept d'interfrange lors de ses expériences d'interférences avec des fentes, ce qui a permis de caractériser la figure d'interférences lumineuses.

7. Quel est l'effet principal de la diffraction d'une lumière monochromatique lorsqu'elle rencontre une ouverture de taille comparable à sa longueur d'onde?

Elle provoque une dispersion de la lumière en différentes couleurs.
Elle modifie la direction de propagation de la lumière, créant une figure d'interférences avec maxima et minima.
Elle augmente la vitesse de propagation de la lumière à travers l'ouverture.
Elle transforme la lumière monochromatique en lumière polarisée.

Elle modifie la direction de propagation de la lumière, créant une figure d'interférences avec maxima et minima.

Explication

La diffraction d'une lumière monochromatique modifie la direction de propagation de la lumière lorsqu'elle rencontre une ouverture de taille comparable à λ, ce qui entraîne la formation d'une figure d'interférences caractéristique avec maxima et minima d'intensité.

8. Comment appliquer la condition d'interférences constructives pour localiser une frange brillante dans une expérience d'interférences lumineuses ?

Calculer la différence de marche δ à partir de la géométrie du dispositif et vérifier qu'elle est un multiple entier de λ.
Vérifier que la différence de marche δ est nulle pour que la superposition des ondes soit constructive.
Mesurer la différence de marche δ et s'assurer qu'elle est égale à un multiple de λ pour obtenir une frange brillante.
S'assurer que la différence de marche δ est un demi-multiple de λ pour observer une frange brillante.

Mesurer la différence de marche δ et s'assurer qu'elle est égale à un multiple de λ pour obtenir une frange brillante.

Explication

La condition d'interférences constructives stipule que la différence de marche δ doit être un multiple entier de λ, c'est-à-dire δ = k×λ, ce qui entraîne une superposition en phase et la formation d'une frange brillante. Appliquer cette règle consiste à calculer δ à partir des paramètres géométriques ou expérimentaux et vérifier qu'elle correspond à un multiple de λ.

9. Quelle est la caractéristique principale des interférences destructives ?

Elles résultent d'une superposition en opposition de phase, avec δ = (k + ½)×λ.
Elles nécessitent une différence de marche égale à un multiple entier de λ.
Elles produisent toujours des franges brillantes sur l'écran.
Elles se produisent lorsque deux ondes sont en phase, avec δ = k×λ.

Elles résultent d'une superposition en opposition de phase, avec δ = (k + ½)×λ.

Explication

Les interférences destructives se produisent lorsque deux ondes en opposition de phase se superposent, ce qui correspond à une différence de marche δ égale à un demi-multiple de λ, c’est-à-dire δ = (k + ½)×λ. Cela entraîne une annulation de l'amplitude, formant des franges sombres.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 18 flashcards sur Phénomènes d'interférence et diffraction lumineuses.

Diffraction — définition ?

Modification de la direction d'une onde par obstacle ou ouverture.

Longueur d'onde λ — rôle ?

Caractérise la distance entre points en phase d'une onde.

Taille obstacle a — rôle ?

Dimension de l'ouverture ou obstacle rencontré par l'onde.

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Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Phénomènes d'interférence et diffraction lumineuses.

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