Quiz: Principes d'interférences et diffraction lumineuses — 12 perguntas

1. Dans le phénomène d’interférence, de quoi dépend principalement l’intensité observée lorsque deux ondes se superposent ?

A. Du déphasage entre les deux ondes

B. De la vitesse de propagation dans le vide

C. De la seule somme de leurs intensités

D. De la fréquence de la première onde uniquement

Answer: (A)

Explicação

L’intensité n’est pas une simple addition : elle varie avec la relation de phase entre les ondes. Un déphasage adapté produit des maxima et des minima d’intensité.

2. Quand dit-on que deux ondes sont cohérentes ?

A. Quand elles ont des amplitudes exactement égales

B. Quand elles se propagent dans des milieux différents

C. Quand elles ont des fréquences légèrement différentes

D. Quand elles gardent une relation de phase fixe et la même polarisation

Answer: (D)

Explicação

Deux ondes cohérentes conservent une phase relative fixe pendant l’observation et ont la même polarisation. Sans cette cohérence, les franges d’interférence disparaissent.

3. Dans le cadre des interférences, que représente la différence de marche ?

A. La différence d’intensité entre deux ondes

B. L’écart de fréquence entre deux sources

C. La différence de longueur de parcours entre deux trajets

D. Le retard de phase exprimé en degrés

Answer: (C)

Explicação

La différence de marche est un écart de parcours entre deux chemins suivis par les ondes. C’est elle qui fixe ensuite le déphasage.

4. Que se passe-t-il lorsque deux ondes cohérentes arrivent en opposition de phase ?

A. L’intensité observée devient égale à la somme des intensités

B. Le déphasage devient automatiquement constant

C. L’intensité observée devient minimale, voire nulle

D. La figure d’interférence disparaît parce qu’elles sont incohérentes

Answer: (C)

Explicação

En opposition de phase, la superposition est destructive et l’intensité peut s’annuler. C’est l’inverse du cas constructif, où l’intensité est maximale.

5. Quel est le rôle principal de l’interféromètre de Michelson ?

A. Séparer la lumière blanche en couleurs par dispersion

B. Faire interférer un faisceau avec lui-même pour mesurer une différence de marche

C. Mesurer directement la longueur d’onde d’une onde sonore

D. Produire une diffraction circulaire autour d’une ouverture

Answer: (B)

Explicação

Le Michelson sépare un faisceau lumineux puis le recombine pour créer des interférences. Cette configuration permet de mesurer une différence de marche.

6. Quelle application est explicitement associée à l’interféromètre de Michelson ?

A. La mesure de l’indice optique de l’air

B. L’étude des modes vibratoires d’une membrane

C. La mesure de la température par émission thermique

D. La détermination de la masse volumique d’un cristal

Answer: (A)

Explicação

Le cours présente l’utilisation des franges de Michelson pour déduire l’indice optique de l’air. L’interfrange permet de remonter à la différence de marche.

7. Qu’est-ce que la diffraction de Fraunhofer décrit principalement ?

A. Une réflexion spéculaire sur une surface plane

B. Une interférence produite par deux fentes éclairées séparément

C. Une diffraction observée loin de l’ouverture sur un écran éloigné

D. Une absorption totale de l’onde par un obstacle opaque

Answer: (C)

Explicação

Le régime de Fraunhofer correspond à une observation sur un écran placé loin de l’ouverture. L’amplitude au point d’observation y est reliée à une transformée de Fourier de l’obstacle.

8. Pour une ouverture circulaire en diffraction de Fraunhofer, quelle caractéristique est correcte ?

A. L’intensité fait intervenir des fonctions de Bessel et une tache centrale d’Airy

B. L’intensité est uniforme sur tout l’écran

C. La figure est formée uniquement de franges rectilignes

D. La diffraction disparaît dès que l’ouverture est circulaire

Answer: (A)

Explicação

Pour une ouverture circulaire, l’intensité s’exprime avec des fonctions de Bessel et la tache centrale est appelée tache d’Airy. C’est une signature classique de ce type de diffraction.

9. Dans les fentes de Young, quelle est la séquence correcte des phénomènes ?

A. Les deux fentes absorbent la lumière avant toute figure

B. La lumière diffracte vers les deux fentes puis interfère sur l’écran

C. La diffraction n’intervient pas et seule la réflexion compte

D. L’interférence se produit avant l’arrivée de la lumière sur les fentes

Answer: (B)

Explicação

Le dispositif de Young repose sur une diffraction initiale vers les deux fentes, puis sur l’interférence des ondes issues de ces deux trajets. La figure finale apparaît sur l’écran.

10. Que représente le dispositif des fentes de Young sur l’écran ?

A. Une figure d’interférences caractéristique de deux sources effectives

B. Un spectre obtenu par séparation des couleurs

C. Une tache centrale d’Airy due à une ouverture circulaire

D. Une image agrandie de la source lumineuse

Answer: (A)

Explicação

Les deux fentes jouent le rôle de sources effectives qui interfèrent sur l’écran. La figure obtenue est une figure d’interférences caractéristique de ce montage.

11. Quel énoncé décrit le mieux le principe de la diffraction de Bragg dans un cristal ?

A. La lumière se diffracte sur le réseau cristallin et n’est renforcée que dans certaines directions qui vérifient une condition d’interférence

B. La diffraction n’apparaît que si le cristal est remplacé par un liquide ou un verre

C. Les ondes diffusées par les atomes du cristal s’annulent partout sauf au centre du faisceau incident

D. La lumière se propage librement dans le cristal sans être déviée, puis s’absorbe sur les plans atomiques

Answer: (A)

Explicação

La diffraction de Bragg repose sur la diffusion par un réseau cristallin et sur des interférences constructives dans certaines directions seulement. Les autres propositions contredisent ce rôle du réseau périodique et des conditions d’interférence.

12. Dans quel cas la diffraction de Bragg ne met-elle pas en évidence la structure du réseau cristallin ?

A. Quand la taille caractéristique observée est du même ordre que l’échelle du réseau

B. Quand la diffusion au niveau des atomes du réseau est présente

C. Quand la lumière utilisée est monochromatique

D. Quand la taille caractéristique observée est très petite devant l’échelle du réseau

Answer: (D)

Explicação

Le cours indique que si la taille caractéristique est très petite, l’objet ne “ressent” pas la structure du réseau et la diffraction n’apparaît pas de façon exploitable. Au contraire, une taille du même ordre que l’échelle du réseau favorise l’apparition de la diffraction.