Diffraction, interférences et effet Doppler

Les phénomènes ondulatoires (diffraction, interférences, effet Doppler) prouvent le caractère ondulatoire de la lumière et du son.

Schéma

Diffraction : θ = λ / a          L = 2 λ D / a
Interfrange : i = λ D / b
Constructives : δ = k λ          Destructives : δ = (k + ½) λ

Diffraction

Une onde qui rencontre une **ouverture ou un obstacle de dimension a comparable à λ** s'étale. Écart angulaire caractéristique θ = λ / a. Plus l'ouverture est petite, plus la diffraction est marquée.

Tache centrale

Pour une fente à la distance D d'un écran : largeur de la tache centrale L = 2 λ D / a.

Interférences

Superposition de deux ondes cohérentes (même fréquence, déphasage constant). Différence de marche δ : constructives (maxima) si δ = k λ · destructives (minima) si δ = (k + ½) λ.

Fentes d'Young

Deux fentes distantes de b, écran à D : interfrange i = λ D / b (distance entre deux franges brillantes).

Effet Doppler

Décalage de fréquence entre une source et un récepteur en mouvement relatif. Si la source se rapproche : f_R > f_E (son plus aigu) ; si elle s'éloigne : f_R < f_E. Pour v_S ≪ v : |f_R − f_E| ≈ f_E × v_S / v.

Applications

Radar routier, échographie Doppler (vitesse du sang), décalage vers le rouge des galaxies (expansion de l'Univers).

💡 Exemple

Fentes d'Young b = 0,20 mm, λ = 600 nm, D = 2,0 m : i = 600×10⁻⁹ × 2,0 / 0,20×10⁻³ = 6,0 mm.

📌 À retenir

Vérifie toujours que λ, b, D sont dans la même unité (m) avant le calcul.

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