La diffraction sonner C'est la propriété qu'ont les ondes de fléchir aux bords d'obstacles ou d'ouvertures égales ou inférieures à leur longueur d'onde et de continuer à se propager. Ce faisant, ils sont déformés et plus l'ouverture par laquelle ils passent est petite, plus la distorsion sera importante..
Cette propriété est facile à vérifier à l'aide d'un seau à vagues, qui se compose d'un plateau rempli d'eau et d'une source qui génère les vagues placées à une extrémité. La source peut être aussi simple qu'une bande de métal vibrante.
Lorsque la source est activée, un front d'onde est généré qui se déplace dans le plateau et auquel un obstacle peut être interposé avec une ouverture au milieu. Les vagues parviendront à contourner l'ouverture et continueront leur chemin, mais leur forme aura changé en fonction de la taille de la fente, pour se déplier une fois passée.
L'image suivante montre le même front d'onde passant par deux ouvertures de tailles différentes..
Lorsque l'ouverture est réduite, l'onde s'élargit et se courbe sensiblement. En revanche, si l'ouverture est plus grande, la déformation subie par l'onde est beaucoup plus petite. La vague continue d'avancer, mais elle ne se propage pas et ne se déroule pas autant.
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Les vagues mentionnées ont été formées dans l'eau d'un simple plateau. A une échelle beaucoup plus grande, on peut voir la diffraction des ondes autour des îles de la figure 1, puisque la distance qui les sépare est de l'ordre de leur longueur d'onde. Ceci est essentiel pour comprendre le phénomène de diffraction..
Comme dans l'océan, le son et la lumière subissent également la diffraction, bien que la lumière nécessite bien sûr des ouvertures beaucoup plus petites, car les longueurs d'onde de la lumière visible sont comprises entre 400 et 700 nanomètres ou trillionièmes de mètre..
Par exemple, les minuscules particules dans l'atmosphère agissent comme des obstacles à la diffraction de la lumière, ce qui fait que des anneaux sont visibles autour d'objets très lumineux tels que la lumière et le soleil..
En revanche, la diffraction est facilitée par les ondes sonores, puisque leur longueur d'onde est de l'ordre du mètre, il suffit donc d'ouvertures de la taille des portes et des fenêtres pour que cela se produise..
La diffraction est une propriété unique des ondes. Imaginons un instant qu'au lieu de l'eau c'était un ruisseau de billes qui passait par les ouvertures.
Le jet de billes continuera à se déplacer en ligne droite, au lieu de se disperser immédiatement dans l'espace disponible, comme le font les vagues. Décidément, les particules de matériau au niveau macroscopique ne subissent pas de diffraction, mais les électrons, même ayant une masse, le peuvent..
Pour cette raison, tous les phénomènes physiques qui se manifestent par diffraction doivent être de type onde. Les deux autres propriétés caractéristiques sont l'interférence et la polarisation, la réfraction et la réflexion étant également applicables aux particules de matière..
Une personne peut parler à une autre même s'il y a une pièce entre les deux et nous pouvons entendre de la musique et des voix venant d'autres endroits, car les longueurs d'onde du son sont de taille comparable ou supérieure à celle des objets du quotidien.
Lorsque vous vous trouvez dans une pièce adjacente à une autre où joue de la musique, les tonalités plus basses sont mieux entendues. C'est parce qu'ils ont des longueurs d'onde plus longues que les aigus, plus ou moins les dimensions des portes et des fenêtres, donc ils n'ont aucun problème à être diffractés en eux, voir la figure suivante.
La diffraction permet également d'entendre la voix des gens avant de les voir et de se cogner au coin de la rue, car c'est l'obstacle qui diffracte les ondes..
Le son se reflète assez bien sur les murs également, de sorte que les deux propriétés se combinent pour que le son plie assez bien les coins..
Le son du tonnerre au loin permet de distinguer les plus éloignés des plus proches car ces derniers sont perçus comme nets et secs, plus comme des cliquetis et moins grondants, puisque les hautes fréquences (celles des sons les plus élevés) sont toujours présentes.
En revanche, le tonnerre lointain gronde et sont plus graves, grâce aux basses fréquences avec de longues longueurs d'onde sont capables d'éviter les obstacles et de voyager plus loin. Les composants supérieurs sont perdus en cours de route car leur longueur d'onde est plus petite.
Vous avez sûrement remarqué en conduisant à travers la ville ou à travers les zones montagneuses que la réception de certaines stations de radio s'estompe ou perd de la qualité pour réapparaître plus tard..
Les ondes radio peuvent parcourir de grandes distances, mais elles subissent également une diffraction lorsqu'elles rencontrent des bâtiments de la ville ou d'autres obstacles tels que des collines et des montagnes..
Heureusement, grâce à la diffraction, ils peuvent surmonter ces obstacles, surtout si la longueur d'onde est comparable à leur taille. Plus la longueur d'onde est longue, plus l'onde sera en mesure de contourner l'obstacle et de continuer son chemin.
Selon la bande dans laquelle elle se trouve, une station peut avoir une meilleure réception qu'une autre. Tout dépend de la longueur d'onde, qui est liée à la fréquence et à la vitesse comme:
c = λ.F
Dans cette équation c est la vitesse, λ est la longueur d'onde et F est la fréquence. Les ondes électromagnétiques se déplacent à environ 300000 km / s la vitesse de la lumière dans le vide.
Ainsi, les stations de la bande AM dont les fréquences sont comprises entre 525 et 1610 kHz sont plus susceptibles de subir une diffraction que celles de la bande FM de 88 à 108 MHz..
Un simple calcul avec l'équation ci-dessus montre que les longueurs d'onde AM sont comprises entre 186 et 571 m, tandis que pour les stations FM, ces longueurs d'onde sont comprises entre 2,8 et 3,4 m. Les longueurs d'onde des stations FM sont plus proches de la taille des obstacles tels que les bâtiments et les montagnes.
Lorsque la lumière passe à travers une fente étroite, au lieu de voir toute une région uniformément éclairée de l'autre côté, on voit un motif caractéristique composé d'une zone centrale claire plus large, flanquée de bandes sombres alternant avec des bandes claires plus étroites.
En laboratoire, une lame de rasoir à l'ancienne très bien affûtée et un faisceau de lumière monochromatique d'un laser permettent d'apprécier ce diagramme de diffraction, qui peut être analysé avec un logiciel d'imagerie.
La lumière subit également une diffraction lorsqu'elle passe à travers plusieurs ouvertures. Un dispositif utilisé pour analyser le comportement de la lumière en faisant cela est le réseau de diffraction, qui se compose de nombreuses fentes parallèles également espacées..
Le réseau de diffraction est utilisé en spectroscopie atomique pour analyser la lumière provenant des atomes, et c'est aussi la base pour créer des hologrammes comme ceux trouvés sur les cartes de crédit..
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