MODELE ONDULATOIRE DE LA
LUMIERE
Problématique : Trouver les grandeurs caractéristiques et les paramètres permettant de définir les ondes lumineuse et d’expliquer leurs propriétés. ( Voir p.64 et 65 )
I Diffraction de la lumière
La lumière se propage en ligne droite. Si elle rencontre
un obstacle ( fente ou fil ) dont la dimension est
plus petite ou de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde elle est
diffractée. Plus l’obstacle est petit plus la diffraction est importante.
On en déduit que la lumière est une onde ( Voir p. 66
et 74 ). L’écart angulaire de la tache centrale de diffraction est appelé demi
diamètre angulaire noté 
. ( voir p. 67 doc.4 ).
: demi diamètre angulaire en
radians (rad), 
: longueur d’onde de la lumière ( m ), et a :
largeur de l’obstacle.
En lumière blanche des taches de différentes couleurs apparaissent et se superposent. Cela montre qu’elle est composée d’un mélange de couleurs de différentes longueurs d’onde.
II Modèle ondulatoire de la lumière
La lumière se propage dans le vide à la célérité c = 
et du champ magnétique 
.
La lumière est
monochromatique lorsqu’elle est composée d’une seule couleur correspondant à
une seule fréquence 
, donc à une seule longueur d’onde dans le vide 
( Voir p.69 doc.9 ).
La vitesse de
propagation comme pour toutes les ondes dépend du milieu de propagation caractérisé
par son indice de réfraction noté n (voir p.69 doc.10).
n : indice de
réfraction sans unité, c : vitesse de la lumière dans le vide ( m.s-1)
et v : vitesse de propagation de la lumière dans le milieu ( m.s-1).
( On remarque que est toujours supérieur à 1 ).
La fréquence d’une onde ne change pas avec le milieu, mais la vitesse dépend du milieu de propagation, donc la longueur d’onde change avec le milieu.
( Attention
la couleur ne change pas avec le milieu car elle dépend de la fréquence donc de
λvide = c/ν, mais pas de λmilieu = v/ν )
III Dispersion de la lumière
Un milieu dispersif est un milieu où la vitesse de propagation dépend de la fréquence de l’onde, donc un milieu où l’indice de réfraction dépend de la fréquence ( Voir doc. 13 p.70 ). Cette propriété explique la dispersion de la lumière par un prisme. La lumière blanche est polychromatique ( dispersée par un prisme ), alors que la lumière laser est monochromatique ( non dispersée par un prisme ).
IV Récapitulatif
Grandeurs caractéristiques dépendantes du temps : champ magnétique et électrique.
Paramètres : période T, fréquence ν , longueur d’onde λ et indice du milieu n.
Temps caractéristique : période T