I. Nature ondulatoire de la lumière
Dans le modèle ondulatoire, la lumière est décrite comme une onde électromagnétique :
- caractère périodique (fréquence f, période T) ;
- longueur d’onde λ dans le vide ;
- se propageant à la célérité c dans le vide.
Relation fondamentale :
c = λ f (dans le vide)
II. Interférences lumineuses
1. Conditions d’interférences
- Deux ondes monochromatiques cohérentes (même fréquence, déphasage constant).
- Superposition des ondes → zones de renforcement (interférences constructives) et d’annulation (interférences destructives).
2. Interférences constructives et destructives
- Constructives (franges brillantes) : différence de marche δ = k λ (k entier).
- Destructives (franges sombres) : δ = (k + ½) λ.
L’observation d’un système stable de franges alternativement brillantes et sombres est une preuve forte du caractère ondulatoire de la lumière.
III. Diffraction de la lumière
La diffraction est le phénomène par lequel une onde se propage en contournant un obstacle ou en s’étalant en traversant une ouverture de dimensions comparables à sa longueur d’onde.
- On observe un élargissement du faisceau lumineux derrière une fente ou un obstacle.
- Plus l’ouverture est petite (de l’ordre de λ), plus la diffraction est marquée.
IV. Spectres lumineux
1. Spectre continu, raies d’émission et d’absorption
- Spectre continu : toutes les longueurs d’onde d’un intervalle sont présentes (lumière blanche d’une lampe à incandescence, par exemple).
- Spectre de raies d’émission : seules certaines longueurs d’onde sont présentes (gaz excités, tubes à décharge).
- Spectre de raies d’absorption : spectre continu traversé par un gaz froid, montrant des raies sombres là où le gaz absorbe certaines longueurs d’onde.
2. Domaine visible et autres domaines
- Le visible s’étend approximativement de 400 nm (violet) à 700 nm (rouge).
- Au-delà : infrarouge, micro-ondes, ondes radio.
- En-deçà : ultraviolet, rayons X, rayons γ.
V. Applications du modèle ondulatoire
- Formation des images par les instruments d’optique (microscopes, télescopes) limitée par la diffraction.
- Analyse de la composition d’une lumière par spectroscopie (identification d’éléments chimiques).
- Étude des réseaux de diffraction, fentes d’Young, etc.
VI. À retenir
- Le modèle ondulatoire décrit la lumière comme une onde électromagnétique caractérisée par λ, f, c.
- Les interférences et la diffraction sont des phénomènes typiques des ondes, observables avec la lumière.
- Les spectres lumineux (continus ou à raies) donnent des informations sur les sources et les milieux traversés.
- Les limites du modèle ondulatoire apparaissent avec certains phénomènes (effet photoélectrique…) qui nécessitent le modèle corpusculaire (voir leçon 17).
Fiche réalisée à partir du cours « Modèle ondulatoire de la lumière » (Physique-Chimie Terminale C, ecole-ci.org).
Créé par Haniel_dev