Double fente de Young : mesurer la longueur d'onde de la lumière
1 · Prédire
La lumière passant à travers deux fentes rapprochées crée un motif de franges claires et sombres sur un écran. Le rapprochement des fentes rend-il les franges plus serrées ou plus espacées ?
- Espacement plus étroit pour des fentes plus rapprochées.
- L'espacement des franges ne dépend pas de la séparation des fentes.
- Une séparation de fente plus large et plus petite répartit davantage le motif de franges.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage jeune-double fente et appuyez sur Réinitialiser. La longueur d'onde de la lumière est 550 nm ; l'écran se trouve à 100 cm des fentes.
- Activez la lecture de l’espacement des franges.
- Réglez la séparation des fentes pour chaque essai et enregistrez l’espacement des franges résultant sur l’écran.
3 · Collecter les Données
| Séparation des fentes d (µm) | Espacement des franges y (mm) |
|---|---|
| 50.00 | |
| 100.00 | |
| 150.00 |
Tracez l'espacement des franges y (axe y) par rapport à 1/d (axe x) pour vos trois essais. La droite passe-t-elle directement par l’origine ?
4 · Analyser
- Pour un essai, calculez y = λL/d avec λ = 550 nm, L = 100 cm (en convertissant soigneusement les unités pour obtenir y en mm). Comparez avec le tableau.
- Expliquez, en utilisant y = λL/d, pourquoi une séparation de fentes plus petite d produit des franges PLUS LARGES espacées – le contraire de ce que vous pourriez deviner au premier abord.
5 · Approfondir
- Cette expérience peut se dérouler à l’envers : mesurez l’espacement des franges, la séparation des fentes et la distance de l’écran, puis résolvez λ. C’est ainsi que les physiciens ont mesuré pour la première fois avec précision la longueur d’onde de la lumière visible. Expliquez pourquoi une très petite séparation des fentes d (par rapport aux longueurs d'onde de la lumière visible) est nécessaire pour produire un motif de franges suffisamment large pour être vu et mesuré.
- L'expérience originale de Young nécessitait que la lumière des deux fentes soit cohérente (une relation de phase fixe) pour produire un motif d'interférence stable – en utilisant une seule petite source éclairant les deux fentes, plutôt que deux lampes séparées. Pourquoi deux sources lumineuses indépendantes et non corrélées ne produiraient-elles pas un motif de franges stable et visible ?
La physique derrière cette expérience
Espacement des franges à double fente
Deux fentes cohérentes séparées de la distance d produisent des franges d'interférence sur un écran à la distance L, espacées de y = λL/d. Des fentes plus rapprochées (d plus petite) étendent le motif plus largement ; une longueur d'onde plus longue élargit également l'espacement.