I- Étude  des ondes ultrasonores.

1)- Mesure de la longueur d’onde d’une onde ultrasonore.

   Réaliser le montage suivant et le faire vérifier.

- Réaliser les réglages afin d’obtenir un oscillogramme exploitable

(il faut régler la durée de balayage pour observer une à deux périodes et la sensibilité verticale pour utiliser les 2/3  de l’écran).

- Placer l’émetteur E et le récepteur R de façon à ce que les courbes observées à l’oscilloscope soient en phase

(R doit être suffisamment proche de E). Repérer la position initiale de R.

déplacer R jusqu’à ce que les courbes se trouvent en phase pour la dixième fois.

On note d le déplacement correspondant du récepteur R.

Quelle relation existe-t-il entre la longueur d’onde λ et la distance d ?

-  En déduire la valeur de la longueur d’onde λ de l’onde ultrasonore ?

- Indiquer les valeurs choisies pour la durée de balayage et la sensibilité verticale.

- Comparer l’allure des deux courbes observées lorsque R s’éloigne de E.

- Déterminer la valeur de la période pour chaque onde.

-  En déduire la valeur de la  fréquence pour chaque onde.

-  Le constructeur indique que la fréquence de l’onde ultrasonore émise par l’émetteur est f ≈ 40 kHz.

-  Le résultat est-il compatible avec cette valeur ?

-  Calculer la célérité v des ondes ultrasonores dans l’air.

- On indique que   ou T représente la température absolue du milieu.

- Comparer les valeurs de v et v _son.

- Conclusion. L’air est-il un milieu dispersif  pour les ondes sonores ?

2)- Diffraction des ondes ultrasonores.

  Réaliser le montage 1 :

- Placer le récepteur R en face de l’émetteur E.

- Déplacer R sur un arc de cercle et mesurer l’amplitude du signal reçu U_m 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 = 3 cm, 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 :

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.

- En déduire la relation liant θ (rad), λ et a.