Une onde possède 5 caractéristiques : une longueur d'onde, une fréquence, une amplitude, une période et une vitesse. La couleur n'est qu'une interprétation par notre cerveau de la longueur d'onde d'un rayon lumineux capté par notre œil.
La lumière se déplace à 300 000 km/s ou 3,0 x 108 m/s, ce qui est suffisant pour effectuer 7 fois le tour de la Terre en une seule seconde ! Le son quant à lui, se déplace à « seulement » 340,29 m/s.
La vitesse de la lumière dans un milieu est donnée par l'équation v = c/n avec c la vitesse de la lumière dans le vide (3,0 x 108 m/s) et n l'indice du milieu. Ainsi, dans ce prisme de verre, la vitesse de la lumière est divisée par 1,5 soit 2,0 x 108 m/s.
La vitesse de la lumière dans un milieu ne peut JAMAIS dépasser la vitesse de la lumière dans le vide. Si jamais vous trouvez un tel résultat dans un calcul, c'est qu'il y a une erreur quelque part !
Si on s'intéresse au retard de deux ondes, c'est-à-dire la durée nécessaire à l'onde pour parcourir une distance d, si à un point X la différence des retards est nulle ou multiple d'une période T, alors les ondes sont en phase. Dans le cas contraire, elles ne seront pas en phase.
La relation qui lie la longeur d'onde, la vitesse et la période est λ = v x T. Ici on a v = 345 et T = 2,25 × 10–3, d'où λ = 0,776m.
En effet, c'est grâce aux expériences de diffractions (comme par exemple les fentes de Young) que l'on peut mettre en évidence la périodicité des ondes lumineuses.
En effet, les fentes de Young vont générer un phénomène de diffraction qui va entraîner un décalage capable de générer des interférences constructives (tâches lumineuses) et des interférences destructives (tâches sombres).
Lorsqu'une lumière blanche traverse un prisme, elle est décomposée en une multitude de couleurs, c'est ce que l'on appelle le phénomène de dispersion. Plus la longueur d'onde est faible, plus le rayon sera dévié. Ainsi, une radiation rouge (800 nm) sera moins déviée qu'une violette (400 nm).
L'interfrange correspond effectivement à la distance entre deux franges brillantes successives ou deux franges sombres successives. Elle se calcule alors par l'équation i = (𝜆 x D) / (n x b) avec 𝜆 la longueur d'onde initiale, D la distance fente-écran, n l'indice du milieu et b l'écart interfentes.
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Les phénomènes ondulatoires
Introduite en 1909 par Albert Einstein, la dualité onde-particule de la lumière est une notion cruciale en physique. En effet, selon l'expérience, la lumière peut se comporter comme une onde ou bien comme un ensemble de particules. Ainsi, on pourra observer des phénomènes dits « ondulatoires » lors de certaines expériences faites avec de la lumière. Testez vos connaissances sur les ondes ondulatoires avec ce quiz !