LEGT Saint-Louis TP de Physique 840910691 SAMSO
TS2 Génie Optique Photonique
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MESURE D'UNE LONGUEUR D'ONDE AVEC UN RESEAU
Durée : 3H. Ce T.P. comporte 4 pages.
1. MATERIEL / LOGICIELS / DOCUMENTATION A VOTRE DISPOSITION
Goniomètre BOUTY - Lampes à vapeur de Hg, Cd - Réseau 100 traits/mm - Logiciel Excel - Livre Optique par
J.P. Pérez page 311.
2. INTRODUCTION
Utilisé en transmission, un réseau diffracte la lumière de longueur d'onde dans plusieurs ordres p. Ainsi, un
faisceau parallèle sous incidence i est dévié à l'ordre p dans la direction i' telle que:
(1)
La déviation angulaire est donc:
(2)
On se propose de montrer dans une première partie que cette déviation est minimum lorsque i'=– i.
Expérimentalement, le minimum de déviation Dm se repère facilement avec une bonne précision. On repérera,
dans une seconde partie, le minimum de déviation d'une radiation afin d'en mesurer la longueur d'onde.
Dans une troisième partie, on fera en sorte qu'une longueur d'onde 0 soit diffractée normalement au plan du
réseau : i' = 0.
La relation (1) nous montre alors que sini = – pn0
Les radiations de longueurs d'onde voisines serons dispersées de part et d'autre dans des directions i' 0:
(3)
Cette relation affine permet de connaître une longueur d'onde en mesurant son écart angulaire i' par rapport à
la normale.
3. TRAVAIL DEMANDE
3.1 Déviation minimum
On utilise la longueur d'onde = 0,5086m du spectre
d'une lampe à vapeur de Cd.
Procéder au réglage du goniomètre (Figure 4). Dispo-
ser le réseau sur le plateau de façon que l'incidence soit
grande. Choisir l'ordre p de travail (p = 3 par exemple si le
réseau est bien adapté pour cet ordre).
Repérer la direction d'incidence (ordre 0 en transmis-
sion) : 0.
Repérer la direction de diffraction de la raie verte à
l'ordre p choisi: p.
Repérer, par autocollimation, la direction normale au
réseau: N. Figure 1.
Recommencer pour d'autres incidences (entre – 90° et + 90°). Déduire de ces mesures i, i' et la déviation
. Porter vos résultats dans un tableau.
Attention aux signes de i et i' ! Par exemple:
* si i>0 (sens trigo à partir de la normale) alors i = |0 – N|.
* si i<0, alors i = – |0 – N|.
* mêmes précautions pour i' : i' = |p – N| si i'>0
Tracer le graphe sin(i') en fonction de sin(i) à l'ordre p choisi. Tracer la DMC. Noter sa pente m et son ordonnée
à l'origine b.
En déduire le nombre n de traits par mm.
Tracer le graphe D en fonction de i. Montrer que D passe par un minimum Dm que l'on précisera:
D = Dm = ....... pour i = ....... et i' = .......
Comparer à la valeur théorique donnée par :
pour i = i' = Dm/2
Représenter (sur le même graphique) le graphe:
en fonction de i. Utiliser pour
cela les valeurs (n,p,) trouvées précédemment.
Comparer à D = f(i).