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Vidéo question :: Décrire l’effet de la diffraction sur les couleurs de la lumière blanche Physique • Deuxième secondaire

Laquelle des affirmations suivantes décrit le mieux l’effet de la lumière blanche traversant une fente d’environ 550 nanomètres de largeur ? [A] La lumière blanche n’est pas diffractée. [B] Les différentes couleurs de la lumière blanche sont diffractées également. [C] Les différentes couleurs de la lumière blanche sont diffractées par différentes quantités. [D] Certaines des couleurs de la lumière blanche interfèrent de manière destructive et ne sont pas visibles dans le motif de diffraction.

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Transcription de la vidéo

Laquelle des affirmations suivantes décrit le mieux l’effet de la lumière blanche traversant une fente d’environ 550 nanomètres de largeur ? (A) La lumière blanche n’est pas diffractée. (B) Les différentes couleurs de la lumière blanche sont diffractées également. (C) Les différentes couleurs de la lumière blanche sont diffractées par des quantités différentes. Ou (D) certaines couleurs de la lumière blanche interfèrent de manière destructive et ne sont pas visibles dans le motif de diffraction.

Dans cette question, on nous demande de choisir l’affirmation qui décrit le mieux l’effet de la lumière blanche passant par une fente d’une largeur de 550 nanomètres. Commençons par rappeler ce qu’est la lumière blanche et comment elle est diffractée lorsqu’elle traverse une fente mince.

La lumière blanche fait référence aux ondes lumineuses qui sont constituées de toutes les différentes longueurs d’onde de la lumière visible. On peut le voir en envoyant une lumière blanche sur un prisme. Lorsque la lumière blanche est incidente sur un prisme, elle subit une dispersion et se sépare en différentes couleurs. Chaque couleur qui compose la lumière blanche a une longueur d’onde différente, la lumière rouge ayant la plus grande longueur d’onde et le violet la plus courte.

Maintenant que l’on sait ce qu’est la lumière blanche et que différentes couleurs de lumière ont des longueurs d’ondes différentes, étudions la diffraction de la lumière à travers une fente. Lorsque des ondes lumineuses sont incidentes sur un obstacle comportant une fente mince, les ondes lumineuses qui traversent la fente seront diffractées du côté opposé de l’obstacle.

La diffraction fait référence à la lumière qui change de direction sans être incidente sur une interface ayant des indices de réfraction variables. L’angle selon lequel les ondes lumineuses seront diffractées dépend de plusieurs facteurs, y compris la largeur de la fente ainsi que la longueur d’onde de la lumière. Si la longueur d’onde d’une lumière passant à travers la fente est semblable à la largeur de la fente, les ondes lumineuses sont fortement diffractées. Elles deviennent presque semi-circulaires de l’autre côté de l’espace. Mais si la longueur d’onde de la lumière est beaucoup plus petite que la largeur de la fente, l’onde ne se diffracte quasiment pas, avec seulement une diffraction perceptible se produisant près des extrémités de la fente.

Puisque la lumière blanche est composée de nombreuses longueurs d’ondes différentes, on peut imaginer que les longueurs d’onde les plus longues seront plus diffractées, tandis que les longueurs d’onde les plus courtes seront moins diffractées. Ici, il est important de retenir que la question nous dit que la fente mesure 550 nanomètres de large. L’intervalle de longueurs d’onde dans la lumière visible est d’environ 400 nanomètres pour la lumière violette à environ 700 nanomètres pour la lumière rouge. Ces longueurs d’onde sont assez semblables à la largeur d’une fente. Donc, elles seront toutes diffractées, bien que chaque longueur d’onde soit diffractée d’une quantité différente, comme on l’a déjà vu.

Sachant cela, examinons les réponse qui nous sont données.

La réponse (A) indique que la lumière blanche n’est pas diffractée lorsqu’elle traverse la fente. Mais on sait que toutes les ondes lumineuses qui traversent une fente mince sont diffractées.

La réponse (B) indique que toutes les couleurs de la lumière blanche sont diffractées de manière égale. Mais on sait que la longueur d’onde affecte la quantité de lumière diffractée. Et la lumière blanche est composée de nombreuses longueurs d’onde. Donc, cela ne peut pas être correct.

La réponse (C) indique que les différentes couleurs de lumière blanche sont diffractées par des quantités différentes. On sait que la longueur d’onde influence directement la diffraction de la lumière. Donc, cela indique correctement le comportement de la lumière blanche lorsqu’elle est diffractée à travers une fente mince. Par conséquent, la troisième proposition est la bonne réponse. Mais regardons également la réponse (D).

La réponse (D) indique que certaines des couleurs de la lumière blanche interfèrent de manière destructive et ne sont pas visibles dans le motif de diffraction. Cependant, on peut rappeler que pour que les ondes interfèrent de manière destructive, elles doivent être systématiquement déphasées les unes par rapport aux autres. Cela ne se produit que lorsque les longueurs d’onde des deux ondes sont identiques. En d’autres termes, différentes longueurs d’onde de la lumière, ou différentes couleurs, ne peuvent pas interférer de manière destructive. Et donc la réponse (D) est également incorrecte.

Notre réponse finale est la réponse (C). Les différentes couleurs de la lumière blanche sont diffractées par des quantités différentes.

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