Chapitre 3 : Propagation d'une onde lumineuse

Chapitre 3: Les ondes lumineuses

1. Introduction

Dans ce chapitre, nous allons étudier les ondes lumineuses, c’est-à-dire la lumière vue comme une onde électromagnétique. Cette approche permet de comprendre des phénomènes comme la propagation rectiligne, la diffraction, la dispersion… 

2. Nature de l’onde lumineuse

• L’onde lumineuse est transverse, car les champs électrique et magnétique sont perpendiculaires à la direction de propagation. 

• Dans le vide, la lumière se propage avec une célérité constante $c=\mathrm{3,0}\times {10}^8\text{<font color="\#636363">\hspace{0.17em}</font>}{\text{<font color="\#636363">m</font>}\text{<font color="\#636363">cdotp</font>}\text{<font color="\#636363">s</font>}}^{<font\; color="\#636363">-</font>\mathrm{<font\; color="\#636363">1</font>}}$. 

3. Propagation et critères

• - La lumière peut se propager en ligne droite dans un milieu homogène.

• - Lorsqu’elle rencontre un obstacle ou ouvre un passage restreint, elle peut subir des effets d’onde : diffraction, interférences. 

4. Diffraction et interférences

• - Diffraction : quand la lumière passe par une fente de largeur comparable à sa longueur d’onde, on observe des taches brillantes et sombres. 

• - Interférences : la superposition de deux ondes de même fréquence peut conduire à des renforcements ou annulations. 

5. Utilité et conséquences

• Ces phénomènes montrent que la lumière ne se comporte pas uniquement comme un rayon, mais possède un caractère ondulatoire.

• Ils sont essentiels pour comprendre des dispositifs optiques (réseaux de diffraction, laser, etc.) et leur fonctionnement.

6. À retenir

✅ La lumière est une onde électromagnétique transverse.
✅ Elle se propage dans le vide à $c\approx 3\times {10}^8\text{<font color="\#636363">\hspace{0.17em}</font>}{\text{<font color="\#636363">m</font>}\text{<font color="\#636363">cdotp</font>}\text{<font color="\#636363">s</font>}}^{<font\; color="\#636363">-</font>1}$.
✅ La diffraction et les interférences sont des preuves de sa nature ondulatoire.
✅ Ces phénomènes interviennent lorsque la lumière rencontre des fentes ou obstacles de dimensions proches de la longueur d’onde.

7. Exercices

Dans la partie exercices, on appliquera les principes vus (propagation rectiligne, diffraction, conditions d’interférences) pour consolider la compréhension et s’entrainer à résoudre des problèmes.