Diaporama Cédric Mulet-Marquis-13jan09(pdf)

Comment la lumière est devenue
une onde
Cédric Mulet-Marquis, ENS-Lyon UPL 08-09

Rappels et état des lieux
● Fin 17 e deux théories sur la nature de la lumière
– Huygens : la lumière est une onde
– Newton : la lumière est formée de particules
● Provisoirement, théorie corpusculaire remporte
adhésion

● Point faibles de la théorie ondulatoire :
– Incapacité dans son état de développement à
expliquer la propagation en ligne droite,
– Nécessité d'un milieu de propagation aux propriétés
contradictoires.
● Point faibles de la théorie corpusculaire :
– Pourquoi les sources lumineuses ne s'épuisentelles
pas très vite ?
– Comment expliquer la très grande vitesse de ces
particules ?
– Pourquoi ne se passe-t-il rien quand deux rayons
lumineux se croisent ?

– Comment expliquer qu'il existe en général à la fois
un rayon réfracté et un rayon réfléchi ?

● Points faibles communs aux
deux théories :
– Diffraction
– Biréfringence du spath
● Expérience pour les départager
: Vitesse de la lumière dans les
milieux transparents
– Théorie corpusculaire : vitesse
augmente avec l'indice de
réfraction

– Théorie ondulatoire : vitesse diminue avec l'indice de
réfraction

– Mesure en 1851 de la vitesse de la lumière
dans l'eau (indice 1,33) par Fizeau (1819-
1896) : 225.000 km/s
– Vitesse dans l'air (indice 1) : 315.000 km/s

– Avec une autre expérience, mesure dans l'eau
(indice 1,33) : 225.000 km/s
● Première indication très forte en faveur de la
théorie ondulatoire

Interférences lumineuses
● Expériences de Thomas Young
(1773-1829)

– Interprétation de
l'expérience de
Young

– Interprétation de l'expérience de Young
Interférences
constructives
Interférences
destructives
Variation avec le temps
de l'intensité lumineuse
reçue sur l'écran en
provenance de chacune
des deux sources
secondaires

● Expérience des miroirs de Fresnel
(1788-1827)

● Expérience des miroirs de Fresnel
(1788-1827)
melusine.eu.org

Intermède 1

Diffraction de la lumière
● L'interprétation des newtoniens :

● Une première expérience de Fresnel
● La tache de Poisson (1781-1840)

● Quelques conséquences de la diffraction :
– Limitation des détails perceptibles à travers un
appareil optique

Polarisation de la lumière
● Expériences de Malus (1775-1812)
– Observation de la lumière réfléchie
par les fenêtres du palais du
Luxembourg (1808)
– Première série d'expériences
Sous certaines conditions, la
réflexion peut produire le même
effet que la traversée du spath

– Deuxième série d'expériences
– Troisième série d'expériences

● Expériences de Fresnel et Arago (1786-
1853)
ordinaire + ordinaire : interférences
extraordinaire + extraordinaire : interférences
ordinaire + extraordinaire : pas d'interférences

Intermède 2

unige.ch

● Milieu du 19 e :
En résumé
– Caractère ondulatoire de la lumière semble
définitivement acquis
– Les ondes lumineuses sont transverses