Interférences - Site Gerald VINCENT

Exercices de Terminale STL Physique
Optique
INTERFERENCES
I> Une source monochromatique de longueur d’onde λ1 = 480 nm éclaire le dispositif classique des
fentes de Young (schéma 1)
L’observateur emmétrope n’accommode pas : il utilise un oculaire de grossissement commercial
Gc = 9, et détermine la valeur de l’interfrange : i1 = 0,89 mm pour D = 1,20 m.
Fente primaire
Fentes
de Young
Source
Plan du
micromètre
D
Condenseur
Lentille L
schéma 1
Oculaire
2. Calculer l’angle sous lequel l’observateur voit l’interfrange à travers l’oculaire.
Montrer qu’il distingue nettement les franges.
3. A partir des données, calculer la distance a séparant les deux fentes de Young.
4. On éclaire maintenant le même dispositif avec une autre source monochromatique λ2
L’interfrange devient : i2 =0,99 mm. Déterminer λ2 .
5. Quel est le rôle de la lentille L dans ce montage ?
II> Mesure de l’indice de l’air :
l
Tube T
O’
S1
a
O
S2
Avant l’expérience on a pris soin de vider le tube T de l’air qu’il contenait.
En O’ ,on a placé le réticule d’une loupe et on observe la figure d’interférences donné par le
dispositif ;
on donne :
λ = 0,589 µm
a = 2,00 cm
D = 4.00 m
l = 50,0 cm.
On laisse alors rentrer très lentement l’air dans le tube T ; on voit des franges défiler en O’ sous le
réticule de la loupe.
1 – Dans quel sens défilent-elles ?
2 – On note que 247,8 franges sont passées. Quel est l’indice de l’air dans les conditions de
l’expérience ?
G. VINCENT
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III> Les miroirs de Fresnel :
1 - A quelles conditions peut-on observer des franges d’interférences non localisées ?
2 - Soit deux sources S1 et S2, distantes de a et éclairées par une source émettant une lumière
monochromatique de longueur d’onde λ. Un écran est placé à la distance D des sources.
y
M
S1
a
O
x
S2
D
2 . 1 . Etablir l’expression de la différence de marche en M en fonction de y (ordonnée
de M), de D et de a.
2 . 2 . Définir l’interfrange ; donner son expression.
3 – On utilise, comme dispositif expérimental, les miroirs de Fresnel. Les deux miroirs font un
angle θ de 5’ : (on rappelle que 1’ = 2,9 * 10 –4 rad.) Ils sont éclairés par une fente S placée à une
distance d = 0,5 m de l’arête, parallèlement à celle-ci.
3 . 1 . Sur le schéma ci- dessous, trouver graphiquement les sources secondaires S1 et
S2. Hachurer le champ d’interférences.
3 . 2 . Exprimer la distance S1S2 en fonction de l’angle θ et de la distance d = SA. On
fera l’approximation des petits angles. Calculer a = S1S2.
4 – On observe des franges d’interférences sur un écran (E) placé à la distance D = 2 m des
sources secondaires précédentes.
Sur cet écran on mesure la largeur de l’espace occupé par 10 interfranges ; cette largeur est de 8,5 mm.
En déduire la longueur d’onde λ de la lumière émise par la source S.
5 – On remplace la source précédente par une lampe à vapeur de sodium émettant la radiation
de longueur d’onde λ’ = 589 nm. Préciser ce que l’on observe.
schéma à reproduire au centre d’une feuille A4.
S
M1
θ
A
G. VINCENT
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