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TP08 LES INTERFERENCES
1. Interférences en lumière monochromatique :
Document 1 : Phénomènes
Figure de diffraction :
Figure d’interférence :
Lorsqu’une onde lumineuse rencontre un obstacle de
dimension voisine de sa longueur d’onde λ, sa
direction de propagation est modifiée : c’est le
phénomène de diffraction.
Lorsque deux ondes cohérentes se
superposent, on voit apparaitre un
phénomène d’interférence.
Interfrange
On appelle interfrange i la
distance séparant les milieux
des franges brillantes
consécutives ou de deux franges
sombres consécutives.
Document 2 : Matériel
Vous disposez d’un laser, produisant une lumière monochromatique de longueur d’onde supposée connue, d’une diapositive avec
3 doubles fentes de Young séparées respectivement par les distances b = 0,2 mm ; 0,3 mm ; 0,5 mm), d’un écran, d’un réglet, de
supports élévateurs, de potences et d’un triple mètre
Document 3 : Expressions
On propose plusieurs expressions pour déterminer l’interfrange i :
( )
( )
( )
( )
Pour valider une expression théorique, on doit s’appuyer sur une série de mesure et non sur une seule mesure.
Il est demandé de justifier lorsqu’on élimine une expression.
N.B. : D est la distance entre les fentes et l’écran, est la longueur d’onde du laser
a) Proposer un protocole expérimental qui vous permettra de déterminer la bonne relation
b) Présenter les résultats expérimentaux (tableau de mesures, graphes…).
c)
Exploiter les résultats expérimentaux et les interpréter (quelle est la bonne relation ?).
2. Application : le réseau
Document 4 : réseau
Un réseau est un film transparent sur lequel sont dessinés des traits verticaux régulièrement espacés.
Lorsque la lumière parvient sur ces traits, chaque « fente » se comporte comme une source lumineuse.
Ces sources secondaires interfèrent.
Un réseau est caractérisé par le nombre de traits par millimètre.
a) Mettre en œuvre un protocole permettant de vérifier le pas b du réseau (distance entre deux traits).
b) Présenter vos mesures, les exploiter, puis porter un regard critique sur votre résultat expérimental.
L’incertitude sur la mesure de b peut être évaluée par :
( )
()
( )
√(
( )
)
(
)
(
)
3. Application : le CD
Document 5 : CD
Le CD fut inventé en 1981 par Sony et Phillips.
Les disques compacts sont constitués d’une galette de polycarbonate de 1,2 millimètre d’épaisseur
recouvert d’une fine couche d’aluminium.
Les informations sur un CD standard sont codées sur une piste d’alvéoles en spirale moulée dans le
polycarbonate. Chaque alvéole mesure environ entre 125 nm et 500 nm de large et vare entre 833 nm
et 3,5 μm en longueur. L’espace entre les pistes est de 1,6 μm
a) Proposer un protocole expérimental pour mesurer l’espace entre les pistes b.
Cette valeur est-elle compatible avec les valeurs du texte ?
b) Dans la réalité, la formule exacte pour une interférence à N fentes (pour le CD il ne s’agit pas d’interférence à
deux fentes) est donnée par
https://sites.google.com/site/labophyschim/
√
( ) en déduire b.
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TS TP08 Interférences LPC