🌊 Les interférences : quand deux ondes s'additionnent
Une vague plus une vague, ça fait une grosse vague… ou parfois rien du tout ! Place deux sources dans la cuve et regarde l'eau dessiner des lignes où elle s'agite deux fois plus et d'autres où elle reste parfaitement calme. Un canard en profite pour chercher le coin idéal pour sa sieste. Ensuite, passe à la lumière avec les célèbres fentes d'Young.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Là où les crêtes des deux ondes arrivent ensemble, l'eau s'agite fortement : interférences constructives (lignes en trait plein). Là où une crête rencontre un creux, l'eau reste calme : interférences destructives (lignes blanches en pointillés).
- Ces lignes sont des hyperboles dont les foyers sont les deux sources : sur chacune, la différence de marche δ = r2 − r1 garde la même valeur.
- Plus les sources sont écartées (ou plus λ est petite), plus il y a de lignes, et plus les franges sont serrées sur l'écran.
- Avec la lumière, les franges brillantes et sombres alternent régulièrement sur l'écran : leur espacement est l'interfrange i.
- Simplifications : les deux sources sont parfaitement synchrones, l'amplitude d'une onde circulaire décroît en 1/√r, et pour Young les fentes sont supposées très fines.
Expériences à faire
- Rapproche les deux sources : combien reste-t-il de lignes de calme quand a est un peu plus petit que λ ? Et quand a devient plus petit que λ/2 ?
- Mesure δ/λ au canard quand il dort : est-ce un entier ou un demi-entier ?
- Dans les fentes d'Young, double D : l'interfrange double-t-il ? Et si tu doubles a ?
- Passe du rouge au bleu sans rien changer d'autre : les franges se resserrent-elles ou s'écartent-elles ?
La physique derrière l'animation
- Deux ondes de même fréquence, issues de sources synchrones, interfèrent : leurs élongations s'ajoutent en chaque point.
- Différence de marche en un point M : δ = S2M − S1M. Interférences constructives si δ = k × λ, destructives si δ = (k + ½) × λ, avec k entier.
- Comme |δ| ne peut pas dépasser l'écart a entre les sources, il n'y a aucune ligne de calme lorsque a < λ/2.
- Fentes d'Young : sur un écran à la distance D ≫ a, δ ≈ a × y / D et les franges brillantes sont équidistantes, séparées de l'interfrange i = λ × D / a.
- Intensité sur l'écran (fentes très fines) : I(y) = Imax × cos²(π a y / (λ D)).
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