🎯 Objectifs du chapitre cliquer pour développer

Caractériser la diffraction d'une onde par une fente ou un obstacle
Exploiter la relation \(\theta=\lambda/a\) et connaître les conditions d'observation
Décrire les interférences de deux ondes cohérentes (conditions constructives/destructives)
Exploiter la différence de marche et l'interfrange des trous d'Young
Relier diffraction et interférences au caractère ondulatoire de la lumière

Fiche résumé — Diffraction et interférences

Chapitre 14 | Terminale générale (spécialité) | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

1. La diffraction

Une onde qui rencontre une fente ou un obstacle de petite taille s'étale : c'est la diffraction. La longueur d'onde \(\lambda\) n'est pas modifiée.

Notable si \(a\approx\lambda\) ; négligeable si \(a\gg\lambda\).
D'autant plus marquée que la fente est étroite.

Astuce : plus \(a\) est petit, plus l'étalement est grand.

2. Écart angulaire

Demi-angle de diffraction (en radians) pour une fente de largeur \(a\) :

\(\theta=\dfrac{\lambda}{a}\)

Largeur de la tache centrale sur un écran à la distance \(D\) (avec \(\tan\theta\approx\theta\)) :

\(L=2D\theta=\dfrac{2\lambda D}{a}\)

\(\theta\) en rad, \(\lambda\), \(a\), \(D\), \(L\) en m.

3. Interférences

Superposition de deux ondes cohérentes (même fréquence, déphasage constant). Selon les phases : renforcement ou annulation.

Différence de marche au point \(M\) :

\(\delta=S_2M-S_1M\)

Constructive (frange brillante) : \(\delta=k\lambda\).
Destructive (frange sombre) : \(\delta=\left(k+\tfrac12\right)\lambda\).

\(k\) est un entier (l'ordre).

4. Trous d'Young

Deux fentes fines distantes de \(b\), éclairées par un laser : on observe des franges brillantes et sombres régulières.

Interfrange (distance entre deux franges brillantes) :

\(i=\dfrac{\lambda D}{b}\)

\(i\) plus grand si \(D\) grand ou \(b\) petit.

Piège : \(a\) = largeur d'une fente (diffraction) ; \(b\) = écart entre deux fentes (interférences).

Schéma — diffraction

Fente de largeur a : la tache centrale, de largeur L sur l'écran situé à la distance D, est vue sous le demi-angle θ depuis la fente.

Schéma — interférences

Fentes S₁ et S₂ distantes de b : en M, δ = S₂M − S₁M. Les franges brillantes (rouge) sont espacées de i.

5. Caractère ondulatoire de la lumière

Des « billes » de lumière allant en ligne droite n'expliquent ni l'étalement derrière une fente fine, ni l'extinction (frange sombre : lumière + lumière = obscurité). Seules des ondes s'ajoutent ou s'annulent selon \(\delta\) : ces phénomènes prouvent le caractère ondulatoire de la lumière.
Ils valent pour toutes les ondes (eau, son, radio, lumière, rayons X), avec les mêmes relations et leur propre \(\lambda\).

Repère : Young (1801-1803), puis la tache de Poisson-Arago (1818-1819). Le photon (ch. 15) complète ce modèle sans l'annuler.

Exemple type — identifier un laser par ses franges (trous d'Young)

Deux fentes distantes de \(b=0{,}30\) mm, écran à \(D=2{,}40\) m. On mesure 26 mm pour 8 interfranges.

\(i=\dfrac{26}{8}=3{,}25\) mm \(=3{,}25\times10^{-3}\) m, puis \(\lambda=\dfrac{i\,b}{D}=\dfrac{3{,}25\times10^{-3}\times3{,}0\times10^{-4}}{2{,}40}\approx4{,}1\times10^{-7}\) m, soit environ 410 nm : lumière violette, cohérente avec une diode laser à 405 nm (celle des lecteurs Blu-ray).

Résumé express — Méthode type

1	Tout convertir en unités SI (mètres) avant de calculer
2	Diffraction : \(\theta=\lambda/a\) puis \(L=2\lambda D/a\)
3	Interférences : comparer \(\delta/\lambda\) — entier = brillant, demi-entier = sombre
4	Trous d'Young : interfrange \(i=\lambda D/b\)