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Vidéo de question : Identifier un motif produit par la lumière diffractée par des fentes proches Physique

Une source de lumière émet une lumière qui passe à travers deux fentes étroites puis arrive sur un écran, comme indiqué sur la figure. Lequel des quatre motifs sur les écrans (A), (B), (C) et (D) montre le mieux le motif qui serait produit sur l’écran par la lumière diffractée par les fentes ?

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Transcription de vidéo

Une source de lumière émet une lumière qui passe à travers deux fentes étroites puis arrive sur un écran, comme indiqué sur la figure. Lequel des quatre motifs sur les écrans (A), (B), (C) et (D) montre le mieux le motif qui serait produit sur l’écran par la lumière diffractée par les fentes ?

Pour commencer, laissons de l’espace sur l’écran et rappelons quelques informations de base sur les motifs de diffraction produits par la lumière passant par deux fentes étroites.

Tout d’abord, nous savons qu’en raison de sa nature ondulatoire, lorsque la lumière traverse les fentes, elle interfère avec elle-même de manière constructive et destructive. Nous pouvons le voir en plaçant un écran à côté des fentes et en remarquant que l’interférence des ondes lumineuses produit des zones de luminosité et d’obscurité alternées sur l’écran. C’est ce qu’on appelle un motif de diffraction, car la lumière a été diffractée lorsqu’elle est passée à travers les fentes et a été déviée.

Pour la lumière passant par deux fentes identiques, comme dans cette question, le motif de diffraction est symétrique. Nous nous attendons également à ce que la zone la plus brillante sur l’écran se trouve au centre, directement entre les deux fentes.

Avec tout cela en tête, regardons les quatre motifs donnés dans la figure. Le motif (A) semble obéir aux conditions que nous venons de mentionner. Le motif avec luminosité et obscurité alterné est symétrique avec la zone la plus lumineuse au centre même. Cela semble donc être une bonne option.

Ensuite, nous voyons que le motif (B) est plus lumineux au centre, mais il n’y a pas de vrai motif ici. Nous nous attendons à voir alterner les points lumineux et sombres, pas un seul grand point lumineux, donc ce n’est pas la meilleure option.

Le motif (C) est symétrique et nous voyons différentes zones de luminosité alternée. Mais le centre de l’écran est sombre. Nous avons déjà établi que cela devrait être le point le plus lumineux, donc (C) n’est pas une bonne option non plus.

Enfin, le motif (D) ne présente pas de réelle organisation. Il y a des points brillants et des points sombres alternés, mais ils ne sont pas symétriques. Et le centre de l’écran a une tache sombre, nous savons donc que ce n’est pas correct non plus.

Ainsi, nous avons vu que le motif (A) est, en fait, la meilleure option, car il montre les propriétés auxquelles nous nous attendrions pour un motif de diffraction produit par la lumière passant par deux fentes.

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