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Interférence

Interférence
Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Interférences d'ondes planes lors de leur croisement. Interférence d'onde circulaires émises par deux sources voisines En mécanique ondulatoire, on parle d'interférences lorsque deux ondes de même type se rencontrent et interagissent l'une avec l'autre. Ce phénomène apparaît souvent en optique avec les ondes lumineuses, mais il s'obtient également avec des ondes électromagnétiques d'autres longueurs d'onde, ou avec d'autres types d'ondes comme les ondes sonores. Définition[modifier | modifier le code] Une onde se modélise par une fonction étant la position dans l'espace (vecteur) et t étant le temps. Lorsque l'on a deux sources distinctes, deux émetteurs, créant deux ondes A1 et A2, en un point donné, l'amplitude de A sera (si le milieu est linéaire) l'interférence quand les deux ondes ont la même fréquencele battement quand les fréquences sont légèrement différentes. Cette approche est justifiée par le fait que: et En développant, il vient : d'où :

Diffraction Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Diffraction La diffraction est le comportement des ondes lorsqu’elles rencontrent un obstacle ; le phénomène peut être interprété par la diffusion d’une onde par les points de l'objet. La diffraction se manifeste par le fait qu'après la rencontre d’un objet, la densité de l'onde n’est pas conservée contrairement aux lois de l’optique géométrique. La diffraction est le résultat de l'interférence des ondes diffusées par chaque point. Dans le domaine de l’étude des phénomènes de propagation des ondes, la diffraction intervient systématiquement lorsque l’onde rencontre un objet qui entrave une partie de sa propagation (typiquement le bord d'un mur ou le bord d'un objectif). Pour être mise en évidence clairement, l’obstacle que rencontre l’onde doit avoir une taille caractéristique relativement petite par rapport à la distance à laquelle l'observateur se place. Concernant l’approche calculatoire, deux méthodes peuvent être utilisées.

Polarisation (optique) Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. La polarisation est une propriété des ondes vectorielles telles que la lumière, décrivant l'orientation de leurs oscillations. Le fait que ces ondes soient caractérisées par des vecteurs les différencie des autres types d'ondes comme les ondes sonores, et implique ce phénomène de polarisation. La manifestation la plus simple de polarisation est celle d'une onde plane, qui est une bonne approximation de la plupart des ondes lumineuses. Comme toute onde électromagnétique qui se propage, elle est constituée d'un champ électrique et d'un champ magnétique tous deux perpendiculaires à la direction de propagation : Onde lumineuse avec champ magnétique et champ électrique à angle droit l'un de l'autre (dans le cas d'une polarisation rectiligne). On décide, par convention, d'ignorer le champ magnétique par la suite, car il peut être déterminé à partir du champ électrique. perpendiculaire à la direction de propagation. dans un plan d'onde fixé.

Optique quantique Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. L’optique quantique est un domaine de recherche en plein essor en physique et constitue la branche commune de la mécanique quantique et de l'optique. Dans le cadre de l’optique quantique, la lumière est considérée comme constituée de photons, objets quantiques qui se comportent : comme des corpuscules dans leurs interactions avec la matière,et comme des ondes pour leur propagation. La description de la dynamique des photons relève de la mécanique quantique leur mouvement est donc "décrit" à l'aide de probabilités de présence en un point donné. Histoire[modifier | modifier le code] Le premier à faire appel à la notion de photon fut Einstein pour expliquer les caractéristiques de l'effet photoélectrique. Bibliographie[modifier | modifier le code]

Onde Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Propagation d'une onde. Une vague s'écrasant sur le rivage Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu. Elle se déplace avec une vitesse déterminée qui dépend des caractéristiques du milieu de propagation. Une onde transporte de l'énergie sans transporter de matière. Comme tout concept unificateur, l'onde recouvre une grande variété de situations physiques très différentes. L'onde oscillante, qui peut être périodique, est bien illustrée par les rides provoquées par le caillou qui tombe dans l'eau.L'onde solitaire ou soliton trouve un très bel exemple dans les mascarets.L'onde de choc perçue acoustiquement, par exemple, lorsqu'un avion vole à une vitesse supersonique.L'onde électromagnétique n'a dans certains cas pas de support matériel.L'onde acoustique, qui a un support matériel.L'onde de probabilité Exemples[modifier | modifier le code] Soient . .

Optique ondulatoire Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Réfraction sur une fente de Fresnel. Les point jaunes donnent une idée de l'origine des ondes L'optique physique ou optique ondulatoire est la discipline qui étudie la lumière en la considérant comme étant une onde électromagnétique. L'optique ondulatoire s'attache plus particulièrement aux phénomènes affectant les ondes, comme les interférences et la diffraction. Principe[modifier | modifier le code] La lumière pour aller d'un point à un autre se propage avec une vitesse déterminée. Exemple[modifier | modifier le code] Considérons une onde plane monochromatique arrivant sur N fentes parallèles. L'intensité est égale au carré de l'amplitude : On a, pour 7 fentes, la courbe : C'est ainsi que la superposition d'ondes donne des franges sombres (là où l'interférence est destructive) et des franges plus intenses que la simple somme des N sources (là où l'interférence est constructive). Démonstration La formule de la somme d'une suite géométrique où

Réfraction Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Le pinceau nous paraît brisé à cause de la réfraction de la lumière lorsque celle-ci traverse le dioptre eau-air. Réfraction. La réfraction, en physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — est un phénomène de déviation d'une onde lorsque sa vitesse change entre deux milieux. La réfraction survient généralement à l'interface entre deux milieux, ou lors d'un changement de densité ou d'impédance du milieu. On peut représenter une telle onde par deux approches : par son front d'onde : c'est la ligne que décrit une vague dans l'eau (optique physique et sismologie) ;par un rayon : c'est la direction de propagation de l'onde, perpendiculaire au front d'onde (optique géométrique). Les deux modèles sont équivalents dans le cas de la réfraction, cependant on préfèrera le premier pour expliquer le phénomène, et le second pour le quantifier. Description[modifier | modifier le code] La réfraction était déjà bien connue par Ptolemée. et

Réflexion Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Réflexion spéculaire de la lumière La réflexion en optique désigne un des phénomènes qui intervient lors de l'incidence de la lumière sur un matériau. La part de la lumière qui n'est ni absorbée, ni transmise est dite réfléchie. Ce phénomène a été décrit dans le domaine de l'optique géométrique, de l'optique physique et de l'optique quantique. Il existe deux types de réflexion de la lumière : spéculaire ou diffuse, suivant la nature du matériau et de l'interface. Réflexion diffuse[modifier | modifier le code] Illustration de la réflexion diffuse sur une surface rugueuse. Réflexion diffuse par un matériau polycristallin. La réflexion est dite diffuse lorsque la lumière est réfléchie dans un grand nombre de directions et l'énergie du rayon incident est redistribuée dans une multitude de rayons réfléchis. La réflexion diffuse intervient sur la plupart des matériaux, que la surface soit polie ou non. Illustration de la réflexion spéculaire

Principe de Fermat Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. La lumière se propage d'un point à un autre sur des trajectoires telles que la durée du parcours soit localement minimale (localement signifiant : pour une trajectoire "petite"). Une conséquence première du principe de Fermat est la propagation rectiligne des rayons lumineux dans les milieux homogènes. En effet, dans un milieu homogène, le temps de parcours est proportionnel à la longueur du trajet, et le chemin le plus court dans un espace euclidien pour aller d’un point à un autre est la ligne droite. Il permet de retrouver la plupart des résultats de l'optique géométrique, en particulier les lois de la réflexion sur les miroirs, les lois de la réfraction, la loi de Snell-Descartes, etc. Historique[modifier | modifier le code] Ce principe doit son nom à Pierre de Fermat, qui l'a énoncé en 1657 mais qui n'a soumis son mémoire, Synthèse pour les réfractions qu'en 1662. Durées de parcours stationnaires ou minimales[modifier | modifier le code] à

Optique géométrique Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. L’optique géométrique est une branche de l'optique qui s'appuie notamment sur la notion de rayon lumineux. Cette approche simple permet notamment des constructions géométriques d'images qui lui confèrent son nom. L'optique géométrique constitue l'outil le plus flexible et le plus efficace pour traiter les systèmes dioptriques et catadioptriques. Historique[modifier | modifier le code] Du point de vue physique, l'optique géométrique est une approche alternative de l'optique ondulatoire (souvent appelée optique physique) et de l'optique quantique. Propagation de la lumière[modifier | modifier le code] Le rayon lumineux[modifier | modifier le code] Un rayon lumineux est un objet théorique : il n'a pas d'existence physique. Le chemin optique[modifier | modifier le code] Lois de l'optique géométrique[modifier | modifier le code] Deux grands principes ont fondé l'optique géométrique : Limite de l'optique géométrique[modifier | modifier le code]

Lumière Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. Lumière perçue dans le noir. La lumière étant indispensable à la vision, et par conséquent à une part importante du bien-être et de la vie sociale, l'éclairage est une spécialité industrielle, et qui fait l'objet de normes légales. La lumière a une forte valeur symbolique ; permettant de percevoir les objets avant de les toucher, elle s'associe, dans toutes les cultures humaines, à la connaissance. Propagation et perception[modifier | modifier le code] La lumière se déplace en ligne droite dans tout milieu transparent homogène, en particulier le vide ou l'air. La lumière peut d'ailleurs être décomposée (les faisceaux prennent des directions différentes selon leur longueur d'onde, et donc selon leur couleur pour la lumière visible) en traversant différents milieux transparents, car la vitesse peut dépendre de la fréquence. Photométrie[modifier | modifier le code] Couleur[modifier | modifier le code] Antiquité[modifier | modifier le code]

Optique Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière et de ses propriétés, du rayonnement électromagnétique, de la vision ainsi que les systèmes utilisant ou émettant de la lumière. Du fait de ses propriétés ondulatoires, le domaine de la lumière peut couvrir le lointain UV jusqu'au lointain IR en passant par les longueurs d'onde visibles. Ces propriétés recouvrent alors le domaine des ondes radio, micro-ondes, des rayons X et des radiations électromagnétiques. Introduction[modifier | modifier le code] L'optique géométrique propose une analyse de la propagation de la lumière basée sur des principes simples : la propagation rectiligne et le retour inverse. Au début du XXe siècle les théories d'Einstein sur la nature corpusculaire de la lumière donneront naissance au photon et à l'optique quantique. Les différentes approches[modifier | modifier le code] Optique géométrique[modifier | modifier le code] où , où avec

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