Chapitre 11 • Nature et propagation de la lumière
Fréquence d’une onde périodique
Si les surfaces d’onde sont créées périodiquement avec une période T, l’onde est
caractérisée par sa fréquence f :
f =
1
T
.
f est exprimée en s
–1 ou, de façon équivalente, en Hz.
Longueur d’onde d’une onde périodique
La distance entre deux surfaces d’onde est appelée longueur d’onde et notée l. Elle
représente la distance parcourue par la lumière pendant une période T. On a alors :
l = v.T =
v
f
.
l s’exprime en mètre. Dans le vide, on a v = c et l 0 = c/ f où l 0 est la longueur
d’onde dans le vide.
Remarques
• La fréquence d’une onde ne dépend pas du milieu dans lequel elle se propage. Sa
longueur d’onde, elle, en dépend car la vitesse de propagation de l’onde dépend
du milieu. En toute rigueur, c’est la fréquence qui caractérise l’onde de manière non
ambiguë. Si on utilise la longueur d’onde, il faut préciser dans quel milieu se trouve
l’onde.
• Pour la lumière visible, on a l 0 ∈ [400 ; 800] nm. La fréquence de la lumière visible
est de l’ordre de 10
15 Hz.
• Une onde lumineuse ne possédant qu’une fréquence est dite monochromatique.
La forme des surfaces d’onde dépend du milieu dans lequel la lumière se propage.
Dans le vide, l’onde émise par une source ponctuelle à distance finie a des surfaces
d’onde sphériques. Les rayons de ces sphères indiquent des directions de propagation
de la lumière (Fig. 11.2a). Si la source ponctuelle est très éloignée, les rayons arrivant
à l’observateur sont quasiment parallèles entre eux. À la limite où la source est à
l’infini, les rayons deviennent parallèles entre eux et les surfaces d’onde sont des plans.
On parle d’onde plane (Fig. 11.2b). Dans la pratique, il est possible de construire
expérimentalement des ondes planes en rendant les rayons d’un faisceau lumineux
parallèles.
Onde plane – onde sphérique
Un faisceau cylindrique de rayons lumineux parallèles correspond à une onde plane
dans le modèle ondulatoire. Il correspond à une source « à l’infini ». Un faisceau
conique de rayons lumineux correspond à une onde sphérique dans le modèle
ondulatoire. Il correspond à une source à distance finie de l’observateur.
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 228 — #238
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Si les surfaces d’onde sont créées périodiquement avec une période T, l’onde est
caractérisée par sa fréquence f :
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f est exprimée en s
–1 ou, de façon équivalente, en Hz.
Longueur d’onde d’une onde périodique
La distance entre deux surfaces d’onde est appelée longueur d’onde et notée l. Elle
représente la distance parcourue par la lumière pendant une période T. On a alors :
l = v.T =
v
f
.
l s’exprime en mètre. Dans le vide, on a v = c et l 0 = c/ f où l 0 est la longueur
d’onde dans le vide.
Remarques
• La fréquence d’une onde ne dépend pas du milieu dans lequel elle se propage. Sa
longueur d’onde, elle, en dépend car la vitesse de propagation de l’onde dépend
du milieu. En toute rigueur, c’est la fréquence qui caractérise l’onde de manière non
ambiguë. Si on utilise la longueur d’onde, il faut préciser dans quel milieu se trouve
l’onde.
• Pour la lumière visible, on a l 0 ∈ [400 ; 800] nm. La fréquence de la lumière visible
est de l’ordre de 10
15 Hz.
• Une onde lumineuse ne possédant qu’une fréquence est dite monochromatique.
La forme des surfaces d’onde dépend du milieu dans lequel la lumière se propage.
Dans le vide, l’onde émise par une source ponctuelle à distance finie a des surfaces
d’onde sphériques. Les rayons de ces sphères indiquent des directions de propagation
de la lumière (Fig. 11.2a). Si la source ponctuelle est très éloignée, les rayons arrivant
à l’observateur sont quasiment parallèles entre eux. À la limite où la source est à
l’infini, les rayons deviennent parallèles entre eux et les surfaces d’onde sont des plans.
On parle d’onde plane (Fig. 11.2b). Dans la pratique, il est possible de construire
expérimentalement des ondes planes en rendant les rayons d’un faisceau lumineux
parallèles.
Onde plane – onde sphérique
Un faisceau cylindrique de rayons lumineux parallèles correspond à une onde plane
dans le modèle ondulatoire. Il correspond à une source « à l’infini ». Un faisceau
conique de rayons lumineux correspond à une onde sphérique dans le modèle
ondulatoire. Il correspond à une source à distance finie de l’observateur.
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