Interférences et Fréquences spatiales


Un écran percé de deux trous minuscules est placé sur le trajet d'une onde électromagnétique plane de pulsation tex2html_wrap_inline74 et de vecteur d'onde tex2html_wrap_inline72tex2html_wrap_inline188 ). On rappelle qu'une telle onde s'écrit, en notation complexe, tex2html_wrap_inline190 (ça ne sert à rien pour ce problème, c'est juste un rappel). Les deux trous sont séparés d'un écart a. On place à une distance d un écran d'observation E comme sur le schéma ci-dessous.
 

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Chacun des deux trous se comporte comme une source secondaire émettant une onde sphérique (on rappelle qu'une onde sphérique s'écrit en un point Mtex2html_wrap_inline200tex2html_wrap_inline202 étant le vecteur qui joint la source de l'onde et le point M).

  1. Calculer, en supposant tex2html_wrap_inline206 , l'intensité lumineuse I(x,y) des franges d'interférences observées sur l'écran E (x et y sont tex2html_wrap_inline216 aussi).

  2.  Ecrire le vecteur fréquence spatiale tex2html_wrap_inline218 de cette figure d'interférences.

  3.  Un observateur se place à une distance D de l'écran E. Quel est l'écart angulaire qu'il observe entre deux franges brillantes successives ? En déduire les deux composantes tex2html_wrap_inline224 et tex2html_wrap_inline226 du vecteur fréquence angulaire tex2html_wrap_inline228 de la figure d'interférences. Donner la relation entre tex2html_wrap_inline218 et tex2html_wrap_inline228 .

  4.  On fait tourner les deux trous d'un angle tex2html_wrap_inline234 . Donner l'expression de la fréquence spatiale tex2html_wrap_inline236 du nouveau système de franges I'(x,y). Donner l'expression de I'(x,y).

  5.  On s'intéresse à l'intersection de I'(x,y) avec l'axe des x. Soit g(x) cette fonction. Montrer que g(x) est périodique et calculer sa fréquence spatiale tex2html_wrap_inline250 . Montrer que tex2html_wrap_inline250 est la projection de tex2html_wrap_inline236 sur l'axe des x. Idem pour l'axe y. Montrer que cela ne marche pas avec le ``vecteur période" T.