Thème : Ondes Fiche 2 : Modèle ondulatoire de la

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Fiche Exercices
Nº : 36002
PHYSIQUE
Série S
Thème : Ondes
Fiche 2 : Modèle ondulatoire de la lumière
► Exercice n°1
Une lumière monochromatique traverse successivement l’eau et le verre.
Déterminer les caractéristiques de cette onde lumineuse dans chacun des deux milieux.
Données :
Longueur d’onde de la radiation dans le vide λ0 = 480,0 nm
neau = 1,33 ; nverre = 1,51 ; c = 3,00 × 108 m.s-1
► Exercice n°2
L’indice d’un milieu transparent varie en fonction de la longueur d’onde dans le vide λ0 d’une radiation selon la relation :
n = A + (B / λ02) où A et B sont des constantes et λ0 est exprimée en nm.
1) Déterminer A et B.
2) En déduire la valeur de n pour λ0 = 600 nm.
Données :
n1 = 1,637 pour λ1 = 620 nm ; n2 = 1,640 pour λ2 = 580 nm
► Exercice n°3
Des anneaux de diffraction ont été obtenus en interposant un trou circulaire de diamètre a devant une lampe à vapeur de mercure.
On mesure la tache centrale : d = 1,0 cm.
1) Quelle est la lumière (radiation) la plus diffractée ?
2) Déterminer le diamètre a du trou circulaire.
Données :
Lumières monochromatiques de la lampe à vapeur de mercure :
λ1 = 405 nm ; λ2 = 546 nm ; λ3 = 577 nm ; λ4 = 615 nm
Distance fente-écran = D = 1,20 m
► Exercice n°4
On réalise deux expériences :
• expérience n°1 : passage d’une lumière monochromatique à travers une fente de largeur a1 = 3 mm ;
• expérience n°2 : passage de la même lumière monochromatique à travers une fente de largeur a2 = 0,1 mm.
Dans quel(s) cas observe-t-on une tache de diffraction sur un écran placé à une distance D de la fente ?
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Fiche Exercices
Nº : 36002
PHYSIQUE
Série S
Données :
Longueur d’onde de la lumière monochromatique λ = 0,52 µm
Distance D = 1,0 m
► Exercice n°5
La houle naît sous l’influence du vent et se propage à la surface de l’eau, loin de l’endroit où souffle le vent.
1) A quelle célérité v la houle se propage-t-elle, sachant que l’eau vient battre un rocher toutes les 10 s et que deux embarcations,
distantes l’une de l’autre de 300 m, oscillent verticalement en même temps ?
2) La célérité des ondes à la surface d’une profondeur h d’eau libre est donnée par la relation : v = (g × h)1/2 où g désigne
l’accélération de la pesanteur (g = 9,8 m.s-2).
Déterminer la hauteur moyenne de l’eau sous sa surface perturbée par la houle.
3) L’océan Pacifique a une profondeur moyenne de 5 000 m.
Calculer la célérité des ondes à sa surface.
4) A mesure que la vague se rapproche de la côte, la vitesse de l’onde augmente-t-elle ou diminue-t-elle ?
5) Pourquoi une vague déferle-t-elle aux abords d’un rivage ?
► Exercice n°6
On veut déterminer expérimentalement la longueur λ0 de la lumière émise par un pointeur optique à laser. λ0 a une valeur comprise
entre 660 nm et 680 nm.
Une fente verticale de largeur a très petite est placée sur le trajet d’un faisceau lumineux produit par le pointeur optique à laser.
Un écran est placé à la distance D de la fente.
On réalise trois expériences :
Source
Distance entre la
fente et l’écran
Largeur de la fente
Largeur de la tache
centrale
Expérience n°1
λ1
D
a
d1 = 3,2 cm
Expérience n°2
λ0
D
a
d2 = 4,0 cm
Expérience n°3
λ1
D
a3 < a
d3 > d1
1) Quel est le phénomène qui se manifeste ?
2) A partir de ces expériences, déterminer parmi les expressions suivantes pour la largeur λ la tache centrale celle qui convient :
expression (a) : d = (2 λ × D) / a ;
expression (b) : d = (2 a × D) / λ ;
expression (c) : d = (2 λ × a) / D.
3) Etablir la relation entre d1, d2, λ1 et λ0.
4) Calculer λ0 et la fréquence ν de la radiation émise.
5) Lorsque cette radiation se propage dans le verre, sa fréquence, sa longueur d’onde, sa couleur changent‑elles ?
Données :
c = 3,0 × 108 m.s-1
λ1 = 543 nm
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