Optique ondulante

Qu'est-ce que l'optique ondulée?

La optique ondulante, aussi appelé Optique physique, Étudiez le comportement de la lumière dans sa manifestation comme une vague. La lumière est une vague électromagnétique, et elle avait déjà été prédite par James Clerk Maxwell (1831-1879) dans ses équations.

Par conséquent, la lumière éprouve les mêmes phénomènes que tout autre type de vague. Au niveau microscopique, la lumière se produit grâce au fait que les atomes et les molécules sur la matière éprouvent une restructuration d'électrons internes. Et à travers ces processus, la lumière est émise, composée d'un champ électrique et d'un autre magnétique, tous deux dépendants du temps, qui sont générés les uns aux autres.

La réfraction est l'un des phénomènes étudiés par optique ondulante

De tels champs, couplés perpendiculairement, se déplacent comme une vague capable de se propager dans un vide transversal. C'est-à-dire que l'onde oscille perpendiculaire à la direction de propagation et de vitesse des vagues est une constante et dans un vide, il est de 300.000 km / s.

Cependant, lorsque la lumière interagit avec la matière, alors elle se comporte comme une particule. Cette particule est appelée photon Et il se manifeste dans des phénomènes tels que le rayonnement du corps noir et l'effet photoélectrique, entre autres.

C'est pourquoi l'optique est divisée en trois domaines:

• Optique ondulante, Concentré sur les phénomènes ondulés de la lumière.
• Optique quantique, qui étudie en lumière lorsqu'il se comporte comme une particule lorsqu'il interagit avec la matière.
• Optique géométrique, orienté vers la description des aspects géométriques de la trajectoire de la lumière: réflexion et réfraction.

Ce qui étudie l'optique ondulée?

Les couleurs de cet arc-en-ciel sur la plaine de Castilla sont dues aux différentes longueurs d'onde de la lumière. Les optiques ondulées sont responsables de votre étude

L'optique ondulative est le domaine de l'optique qui se concentre sur les phénomènes ondulatoires de la lumière:

• Ingérence
• Diffraction
• Polarisation
• Réflexion
• Réfraction

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Bien que la réflexion et la réfraction soient également des manifestations de lumière, l'optique géométrique est traitée, comme expliqué précédemment. Pour ce faire, il utilise le modèle de rayon, dans lequel la lumière est décrite comme une ligne droite progressant perpendiculairement au front de l'onde. Ces rayons sont indépendants les uns des autres et complètement réversibles.

Mais dans ce modèle, il n'est pas envisagé que l'expérience de l'expérience de la diffraction, bien qu'il soit prouvé qu'il peut donc, par conséquent, l'optique géométrique manque de portée suffisante pour expliquer de nombreux aspects du comportement de la lumière.

Étant donné que ces phénomènes ne se produisent que dans les vagues, cela signifie que la lumière a toutes les caractéristiques d'une vague, à la fois spatiale et temporelle. Le premier scientifique à suggérer que c'était Christiaan Huygens (1629-1695), et a donc maintenu un différend amer avec Isaac Newton (1642-1727), qui défendait toujours la nature corpusculaire de la lumière.

Caractéristiques générales d'une vague

Paramètres représentatifs d'une onde sinusoïdale

Une vague est une perturbation répétitive qui peut en principe être modélisé comme une courbe sinusoïdale, que ce soit une onde transversale ou longitudinale. Ses caractéristiques spatiales, c'est-à-dire qui se réfèrent à la forme de l'onde, sont:

-Crêtes et vallées: Les positions les plus élevées et les plus basses sont respectivement.

-Nœuds: Ce sont les intersections de l'onde avec la ligne de référence correspondant à la position d'équilibre.

-Longueur d'onde: Il est presque toujours désigné par la lettre grecque λ (lambda) et est mesurée comme la distance entre deux crêtes ou deux vallées successives. Ou aussi entre un point et le point suivant qui est à la même hauteur et appartient au cycle suivant ou au précédent. Chaque couleur du spectre lumineux visible a une longueur d'onde caractéristique associée.

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-Élongation: C'est la distance verticale mesurée entre un point appartenant à l'onde et à la ligne de référence.

-Amplitude: correspond à un allongement maximal.

Quant aux caractéristiques temporelles, comme cela a déjà été dit, la perturbation se déplace périodiquement dans le temps, par conséquent, une onde légère a:

-Période, durée d'une phase.

-Fréquence: Nombre de vagues produites par unité de temps. La période et la fréquence sont inverses les unes aux autres.

-Vitesse: C'est le quotient entre la longueur d'onde λ et la période t:

V = λ / t

Deux ondes sinusoïdales avec la même amplitude et avec une différence de phase. Source: Wikimedia Commons.

Propriétés ondulées

Ingérence

Les champs électromagnétiques peuvent être combinés en un point, suivant le principe de superposition. Cela signifie que si deux ondes lumineuses d'amplitude, de fréquence et de différence de phase φ égales, se chevauchent à un point d'espace, leurs champs électromagnétiques respectifs sont ajoutés sous forme de vecteurs.

L'interférence se produit parce que l'onde qui résulte du chevauchement peut avoir une largeur plus large pour les vagues qui interfèrent, ou au contraire,. Dans le premier cas, il est dit que cela se produit Interférence constructive, Et dans la seconde, c'est à propos interférence destructrice.

Le premier à démontrer l'interférence des vagues légères de deux sources a été le scientifique anglais et Polyglot Thomas Young (1773-1829) en 1801 dans sa célèbre expérience à double fente.

Diffraction

La diffraction se compose de l'écart du comportement rectiligne qui souffre d'une vague lorsqu'il rencontre un obstacle ou une ouverture sur son chemin, à condition que les dimensions soient similaires à la longueur d'onde.

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La diffraction des ondes sonores est très facile à expérimenter, mais comme la longueur d'onde de la lumière visible est très petite, de l'ordre de quelques centaines de nanomètres, il est un peu plus complexe pour le déterminer.

Polarisation

Polarisation de la lumière

La lumière se compose de deux champs perpendiculaires l'un de l'autre, un électrique et un magnétique, tous deux perpendiculaires à la direction de propagation. La lumière non polarisée se compose d'un chevauchement désordonné d'ondes dont le champ électrique a des directions aléatoires, en revanche, en lumière polarisée, le champ électrique a une direction préférentielle.

Applications

Interférométrie

Les interféromètres optiques sont des dispositifs utilisés pour mesurer les distances avec une haute précision. De plus, ils peuvent également mesurer les longueurs d'onde, les indices de réfraction, le diamètre des étoiles à proximité et détecter la présence d'exoplanètes.

L'expérience de Michaelson-Morley a été réalisée avec un interféromètre. Dans cette expérience, il a été constaté que la vitesse de la lumière est constante dans le vide.

Polarimétrie

Un polarimètre

La polarimétrie est une technique utilisée dans l'analyse chimique des substances à travers la rotation d'un faisceau de lumière polarisée qui traverse une substance optiquement. Son utilisation est fréquente dans l'industrie alimentaire pour déterminer la concentration de sucre dans les boissons telles que les jus et les vins.

Communications

Dans les communications, la lumière est utilisée pour sa capacité à transporter des informations, par exemple par la fibre optique, les lasers et l'holographie, par exemple.

Les références

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