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 ? © Tous droits réservés Studyrama 2006 Fiche téléchargée sur www.studyrama.com 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 © Tous droits réservés Studyrama 2006 Fiche téléchargée sur www.studyrama.com