|
TP Physique N° 03 |
Étude de la diffraction 2005. Enoncé. |
|
|
|
|
Programme 2012 : Physique et Chimie Programme 2020 : Physique et Chimie |
|
Matériel : |
- Oscilloscope, récepteur et émetteur d’ultrasons, plaque magnétique,
½ cercle
gradué, plaques qui servent de fente - Laser, fentes de différentes ouvertures a, écran, décamètre, règle, papier millimétré |
I- Diffraction des ondes ultrasonores.
1)- Dispositif expérimental.
Réaliser le
montage 1 et le faire vérifier.
|
Montage 1
|
Montage 2
|
- Placer le récepteur R en face de l’émetteur E. Déplacer R sur un arc de cercle et mesurer l’amplitude du signal reçu Um tous les 10 °.
- Pour des raisons de symétrie, réaliser les mesures que d’un seul côté.
- Conclusion.
Refaire l’expérience (Montage
2) en plaçant une fente devant l’émetteur.
- Refaire les mesures pour différentes largeurs de la fente (a = 1 cm et a = 0,5 cm).
- Conclusion.
II- Diffraction de la lumière.
1)- Dispositif expérimental. (Vue de dessus)
Réaliser le montage précédent. Placer l’écran à la distance
D
= 2,50 m de la fente. Placer la fente d’ouverture
a
connue.
- Régler afin d’obtenir une figure de diffraction exploitable.
- Mesurer la largeur L de la tache centrale de diffraction pour différentes largeurs a de la fente.
2)- Résultats des mesures.
- Tableau : reproduire et compléter le tableau suivant :
|
a
(μm) |
…….
|
…….
|
……. |
……. |
……. |
|
L
(cm) |
|
|
|
|
|
|
1/a
(μm–1 ) |
|
|
|
|
|
3)- Exploitation.
- Tracer la courbe L = f (1/a). Tracer la droite moyenne et calculer le coefficient directeur k de cette droite.
- Donner son unité dans le S.I.
- Vérifier que k = 2 λ . D (longueur d’onde dans le vide pour le laser rouge : λ = 632,8 nm)
- On peut considérer que D >> L / 2, en conséquence ; l’angle θ (rad) est petit.
- On peut faire l’approximation des petits angles : tan θ ≈ θ (rad).
- En déduire la relation liant θ (rad), λ et a.
III- Devoir : étude d’une figure de diffraction :
|
Le document ci-contre est une reproduction de la figure de diffraction obtenue sur un écran
situé à
1)- Quelle relation existe-t-il entre le demi-diamètre angulaire θ de la tache centrale de diffraction, la longueur d’onde λ et la largeur a de la fente ?
|
|
2)-
a)- établir la relation entre la largeur a de la fente, tan θ, la largeur X1 de la tache centrale de diffraction et la distance D séparant l’écran de la fente. b)- Simplifier cette relation si l’angle θ est petit. 3)- Déterminer la longueur d’onde λ dans le vide de la lumière émise par cette diode laser. 4)- Quelle particularité de la figure de diffraction les mesures réalisées mettent-elles en évidence ? 5)- En utilisant le même dispositif : a)- Dire quelles seraient les dimensions de la tache centrale de diffraction obtenue avec une lumière monochromatique bleue de longueur d’onde λ = 450 nm. b)- Décrire l’aspect de la tache centrale de diffraction obtenue avec une lumière blanche.
|
