Carnet de bac

En observant une bulle de savon, on voit apparaître des irisations dont les couleurs changent suivant l’angle d’observation : c’est un phénomène d’iridescence. Une bulle de savon est constituée d’un mince film d’eau savonneuse emprisonnant de l’air. Quand la lumière traverse ce film, il se produit un phénomène d’interférences entre la lumière réfléchie sur la face supérieure du film et celle réfléchie sur la face inférieure.
Pour une longueur d’onde λ et un angle de réfraction r donnés, la différence de marche entre ces deux ondes, notée δ, dépend de l’épaisseur e et de l’indice moyen de réfraction n du film d’eau savonneuse : \(\displaystyle\mathrm{ δ = 2 \ n \ e \ cos( r ) + \frac{λ}{2} } \) .

Données :

• Indice moyen de réfraction de l’eau savonneuse : n = 1, 35 ;
• 1, 35 × cos (42°) ≈ 1, 0 ;
• Longueur d’onde d’une radiation de couleur rouge : λ_rouge = 640 nm.

1. L’onde réfléchie sur la face inférieure et celle réfléchie sur la face supérieure sont synchrones et toujours en phase.

Pour un ordre d’interférence k = 1,
2. L’épaisseur minimale du film pour obtenir des interférences destructives est donnée par la relation \(\displaystyle\mathrm{ e = \frac{λ}{4 \ n \ cos ( r )} }\) .
3. Avec un angle de réfraction r = 42°, l’épaisseur minimale du film pour que la bulle paraisse rouge est de e = 160 nm.
4. Avec un film d’épaisseur e = 160 nm et un rayon incident vert, l’intensité réfléchie est maximum pour un angle de réfraction inférieur à 42°.