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Concept
Fentes de Young
Résumé
Les fentes de Young (ou interférences de Young) désignent en physique une expérience qui consiste à faire interférer deux faisceaux de lumière issus d'une même source, en les faisant passer par deux petits trous percés dans un plan opaque. Cette expérience fut réalisée pour la première fois par Thomas Young en 1801 et permit de comprendre le comportement et la nature de la lumière. Sur un écran disposé en face des fentes de Young, on observe un motif de diffraction qui est une zone où s'alternent des franges sombres et illuminées.
Cette expérience permet alors de mettre en évidence la nature ondulatoire de la lumière. Elle a été également réalisée avec de la matière, comme les électrons, neutrons, atomes, molécules, avec lesquels on observe aussi des interférences.
En 1961, Claus Jönsson à Tübingen produisait des interférences avec un fil d'araignée métallisé séparant un faisceau d'électrons en deux. Une expérience semblable, avec un fil d'araignée métallisé, était réalisée en 1956 par Faget et Fert à l'université de Toulouse.
En 1989, Akira Tonomura et al. ont envoyé un électron sur un biprisme à électrons. Ils ont observé la figure d'interférence prédite par la théorie.
La lumière qui arrive à chacune des deux fentes est de même fréquence car elle provient de la même source.
Au passage des fentes, la matière présente le long des fentes diffuse la lumière vers chaque direction en raison d'un phénomène de diffraction.
La lumière arrive finalement sur l'écran par les deux chemins chacun passant par une fente.
La superposition de ces deux lumières fait apparaître les figures rayées d'ombre et de lumières, alors qu'en l'absence de la seconde fente il n'y aurait pas d'ombre.
Pour le néophyte, l'interprétation consiste à dire que les deux lumières s'ajoutent, et que la couleur affichée dépend de la longueur de chacun de deux trajets, et donc du temps pris par la lumière pour aller d'un point à un autre, ainsi que la différence entre les deux chemins.
Ces observations ont permis de développer des théories ondulatoires qui permettent de calculer de manière précise le phénomène.
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Tache de Fresnel
vignette|Expérience de la tache de Fresnel : une source ponctuelle éclaire un objet circulaire, dont l’ombre est projetée sur un écran. Au centre de l’ombre, il se forme par diffraction une minuscule tache lumineuse, ce qui est contraire aux hypothèses de l’optique géométrique. vignette|Mise en évidence de la tache de Fresnel. En optique, on appelle tache de Fresnel le point lumineux qui se forme au centre de l’ombre portée d'un corps circulaire par diffraction de Fresnel.
Théorie corpusculaire de la lumière
En optique, la théorie corpusculaire de la lumière a servi à expliquer le comportement de la lumière en l'assimilant à un flux de petites particules, les corpuscules, qui se propagent en ligne droite à une vitesse finie et qui possèdent une énergie cinétique. Proposée pour la première fois par Pierre Gassendi, cette théorie a été largement développée par Isaac Newton. À cause du prestige scientifique de Newton, elle est appliquée pendant au moins 100 ans, et largement préférée à la théorie ondulatoire de Christian Huygens.