02 optique physique - MP

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MP-2
TD 2 : Optique physique I
Exercice 1
On réalise des interférences
à la surface de l’eau. Deux
points sources synchrones, no-
tés S1et S2, vibrant en phase
et ayant même amplitude Sm,
émettent chacun une onde
progressive harmonique cir-
culaire. On s’intéresse à la
zone où les deux ondes inter-
fèrent. En un point Mde la
région où se superposent les
deux ondes issues des deux
sources, δ(M) = S2M−S1M =
r2−r1représente la diffé-
rence de marche entre les
deux ondes qui arrivent en M. La longueur d’onde λest égale à 2,0 cm.
1 - Proposer un dispositif expérimental permettant de réaliser deux
sources synchrones à la surface de l’eau.
2 - Quelle relation doit vérifier la différence de marche δ(M) pour que
les deux ondes en Minterfèrent de manière constructive ?
3 - Quelle relation doit vérifier la différence de marche δ(M) pour que
les deux ondes en Minterfèrent de manière destructive ?
4 - On considère un point Mde la surface de l’eau tel que r1= S1M = 8,0
cm et r2= S2M = 17,0cm. Que se passe-t-il en ce point ?
5 - On considère le segment [S1,S2] de longueur L = 11,0cm. Déterminer
l’amplitude Amdu point Omilieu de ce segment. Justifier.
Exercice 2 D’après CCP 07
Un laser, de longueur d’onde dans le vide λ, émet un faisceau lumi-
neux cylindrique incliné d’un angle αpar rapport à l’axe Oz. Il éclaire
entièrement et de manière uniforme les deux ouvertures de faibles di-
mensions et distantes de a. Cette distance est très petite par rapport à
la distance d’observation D, et le point Mest proche du point O. On peut
considérer que a,x,ysont très petits devant D.
α
1 - Calculer la différence de chemin optique δ(M) au point Mentre les
rayons issus de chacune des ouvertures en fonction de α,a,xet D.
2 - En déduire, l’expression de l’intensité lumineuse I(M) et représenter
graphiquement I(x).
3 - Déterminer la position de la frange d’ordre 0. Dans quel sens se
déplace la figure d’interférences en fonction de α?
Exercice 3 D’après CCP 07
Un laser, de longueur
d’onde dans le vide λ, émet
un faisceau lumineux cylin-
drique d’axe Oz. Il éclaire
entièrement et de manière
uniforme les deux ouvertures
de faibles dimensions et dis-
tantes de a. Cette distance
est très petite par rapport à la distance d’observation D, et le point M
est proche du point O. On peut considérer que a,x,ysont très petits
devant D. Devant l’un des trous, on ajoute devant une petite lame à
faces parallèles, d’épaisseur eet d’indice n
1 - Calculer la différence de chemin optique δ(M) au point Mentre les
rayons issus de chacune des ouvertures en fonction de n,e,a,xet D.
2 - En déduire, l’expression de l’intensité lumineuse I(M) et représenter
graphiquement I(x).
3 - Déterminer la position de la frange d’ordre 0. Dans quel sens se
déplace la figure d’interférences si l’on enlève la lame de verre ?
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Exercice 4 D’après CCP 12
OZ
X
S
Y
M(X)
f'
1
a
2
L
1
L
d
2
f'1
1
F
2
F
O2
Une source lumineuse, de
longueur d’onde dans le vide
λ, est considérée comme une
source ponctuelle Sdans le
plan focal objet d’une lentille
convergente L1. Elle éclaire
de manière uniforme les deux
ouvertures de faibles dimen-
sions det distantes de a. On observe la figure d’interférence dans le
plan focal image d’une lentille convergente L2.
1 - Calculer la différence de chemin optique δ(M) au point Mentre les
rayons issus de chacune des ouvertures en fonction de a,Xet f0
2.
2 - En déduire, l’expression de l’intensité lumineuse I(M) et représenter
graphiquement I(X).
3 - Déterminer l’interfrange en fonction de λ,f2et a.
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