La lumière, une onde
Les sources de lumière peuvent être caractérisées par le type de lumière qu’elles émettent.
I. La lumière : une onde
1. Longueurs d’ondes
Expérience : propagation d’une onde à la surface de l’eau
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La longueur d’onde λ correspond à la distance qui sépare 2 vagues successives□
Les vagues se propagent à la vitesse c.□
La source vibre avec une fréquence f ; on peut aussi définir la période T de la source.Donner la relation entre f et T :
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Comment varie la longueur d’onde à la surface de l’eau, lorsque la source vibre avec une fréquence f plus élevée ?□
De quelle distance l’onde avance-t-elle pendant la durée T ?□
En déduire une relation entre λ et T puis une relation entre λ et f :2. Analogie : Propagation d’ondes lumineuses
La lumière peut être modélisée par une onde électromagnétique qui se propage à la vitesse c ; elle ne nécessite cependant pas de support de propagation (onde immatérielle) et peut se propager dans le vide.
f est la fréquence de la source lumineuse.
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Comme pour les ondes qui se propagent à la surface de l’eau, on associe à la lumière une longueur d’onde λ. La relation entre λ, f et c reste la même :□
Rappeler la valeur de c, célérité de la lumière dans le vide :3. Domaines des longueurs d’onde des ondes électromagnétiques :
Il existe une multitude d’ondes électromagnétiques qui se distinguent de la lumière visible par leur longueur d’onde. Voici le « spectre » des ondes électromagnétiques :
4. Lumière visible :
La lumière blanche est la lumière émise par le soleil. Elle est formée d'un mélange de couleurs : ce sont les couleurs de l'arc-en-ciel qui composent le "spectre" de la lumière visible. On distingue sept couleurs : le rouge, l'orange, le jaune, le vert, le bleu, l'indigo et le violet. Chacune de ces couleurs se décline en une infinité de nuances.
Pour décrire un rayonnement d’une couleur précise, on fait référence à sa longueur d’onde (λ) :
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Les longueurs d’onde correspondant aux rayonnements qui composent le spectre de la lumière blanche sont comprises entre□
Calculer la fréquence associée aux radiations limites du spectre de la lumière visible.On appelle rayonnement monochromatique un rayonnement comportant une seule longueur d'onde et rayonnement polychromatique un rayonnement qui en contient plusieurs.
II. Analyser la lumière
Pour analyser la lumière, on la disperse. La dispersion correspond à la séparation des différentes lumières colorées qui la compose.
Pour disperser la lumière avec un prisme on utilise la propriété dispersive du milieu constituant le prisme.
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Pourquoi un rayon de lumière est-il réfracté lorsqu’il passe d’un milieu à un autre ?□
Quelle est la relation entre la vitesse de la lumière dans le vide et celle dans un milieu d’indice n ?□
Quelle hypothèse peut-on formuler pour expliquer les propriétés dispersives d’un prisme ?Faisceau de lumière
i
r
Prisme Air
Ecran
III. Les spectres de lumière :
Corps dense chaud
Lumière blanche Spectre continu et complet
Corps dense peu
chaud
Lumière orange Spectre continu et incomplet
Gaz peu dense excité
Spectre de raies d’émission
Gaz froid Spectre de raies d’absorption
