Chapitre 2 – Diffraction — Fiche de révision

Terminale Bac Pro | Physique-Chimie | Groupement 4

À retenir — L'essentiel

La diffraction est l'étalement d'une onde quand elle traverse une ouverture ou contourne un obstacle de taille comparable à sa longueur d'onde. Elle prouve le caractère ondulatoire de la lumière.

1. Le phénomène de diffraction

Définition La diffraction se produit quand une onde (lumineuse, sonore, etc.) traverse une ouverture ou contourne un obstacle dont les dimensions sont du même ordre de grandeur que sa longueur d'onde \(\lambda\).

Figure de diffraction par une fente

Une tache centrale très lumineuse (large, contient la majorité de l'énergie)
Des taches secondaires de part et d'autre, plus faibles
Des zones sombres (minima d'intensité)

Attention La diffraction ne crée pas de lumière supplémentaire : elle redistribue l'énergie dans plusieurs directions.

2. Formule de diffraction

Largeur de la tache centrale : \[ L = \frac{2\lambda D}{a} \]

où :

\(L\) : largeur de la tache centrale (en m)
\(\lambda\) : longueur d'onde (en m)
\(D\) : distance fente-écran (en m)
\(a\) : largeur de la fente (en m)

Remarque :

Plus \(a\) est petit → \(L\) est grand (forte diffraction)
Plus \(\lambda\) est grand → \(L\) est grand (rouge se diffracte plus que violet)
Plus \(D\) est grand → \(L\) est grand (on mesure à une plus grande distance)

Méthode — Mesurer la largeur d'une fente par diffraction

Éclairer la fente avec un laser de longueur d'onde \(\lambda\) connue.
Placer un écran à une distance \(D\) connue.
Mesurer la largeur \(L\) de la tache centrale.
Calculer : \(a = 2\lambda D / L\).

3. Influence des paramètres

Paramètre modifié	Effet sur la tache centrale
Fente plus étroite (\(a\) diminue)	Tache plus large (forte diffraction)
Fente plus large (\(a\) augmente)	Tache plus étroite (optique géométrique retrouvée)
Longueur d'onde plus grande (rouge)	Tache plus large
Longueur d'onde plus petite (violet)	Tache plus étroite
Distance D plus grande	Tache plus large (mais même angle θ)

4. Applications

Dans les métiers de l'optique et du numérique

Contrôle qualité par laser : mesure de fentes et ouvertures micrométriques par diffraction
Lecteur CD/DVD : les pistes forment un réseau de diffraction qui code/décode l'information
Spectromètre à réseau : sépare la lumière en ses composantes pour analyse chimique
Lithographie laser : la diffraction limite la résolution des circuits imprimés
Réseau de diffraction : produit le spectre de la lumière blanche

5. Auto-évaluation rapide

Questions flash

Quelle condition doit être vérifiée pour qu'il y ait diffraction notable ?
Laser rouge (\(\lambda = 650\) nm), fente \(a = 0{,}1\) mm, écran à 1 m : calcule \(L\).
Si on réduit la fente de moitié, que devient \(L\) ?
La lumière rouge ou violette est-elle plus diffractée pour la même fente ?
Cite un appareil du quotidien qui utilise la diffraction.