02 optique physique - MP

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MP-2
TD 2 : Optique physique I
mensions et distantes 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, y sont très petits devant D.
x
Exercice 1
On réalise des interférences
à la surface de l’eau. Deux
points sources synchrones, notés S1 et S2 , vibrant en phase
et ayant même amplitude Sm ,
émettent chacun une onde
progressive harmonique circulaire. On s’intéresse à la
zone où les deux ondes interfèrent. En un point M de la
région où se superposent les
deux ondes issues des deux
sources, δ(M) = S2 M − S1 M =
r2 − r1 représente la différence de marche entre les
deux ondes qui arrivent en M. La longueur d’onde λ est 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 M interfèrent de manière constructive ?
3 - Quelle relation doit vérifier la différence de marche δ(M) pour que
les deux ondes en M interfèrent de manière destructive ?
4 - On considère un point M de la surface de l’eau tel que r1 = S1 M = 8,0
cm et r2 = S2 M = 17,0 cm. Que se passe-t-il en ce point ?
5 - On considère le segment [S1 ,S2 ] de longueur L = 11,0 cm. Déterminer
l’amplitude Am du point O milieu de ce segment. Justifier.
Exercice 2
D’après CCP 07
Un laser, de longueur d’onde dans le vide λ, émet un faisceau lumineux cylindrique incliné d’un angle α par rapport à l’axe Oz. Il éclaire
entièrement et de manière uniforme les deux ouvertures de faibles diMP-2
M(x)
O
a
α
y
z
D
1 - Calculer la différence de chemin optique δ(M) au point M entre les
rayons issus de chacune des ouvertures en fonction de α, a, x et 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
x
d’onde dans le vide λ, émet
M(x)
S
1
un faisceau lumineux cylinO
drique d’axe Oz. Il éclaire
z
a
y
n
entièrement et de manière
e S2
uniforme les deux ouvertures
D
de faibles dimensions et distantes 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, y sont très petits
devant D. Devant l’un des trous, on ajoute devant une petite lame à
faces parallèles, d’épaisseur e et d’indice n
1 - Calculer la différence de chemin optique δ(M) au point M entre les
rayons issus de chacune des ouvertures en fonction de n, e, a, x et 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 ?
M. BARTHES
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Exercice 4
D’après CCP 12
X
Une source lumineuse, de
L2
L1
M(X)
F1
longueur d’onde dans le vide
λ, est considérée comme une
S
O2
O Z
source ponctuelle S dans le
a
Y
d
plan focal objet d’une lentille
F2
convergente L1 . Elle éclaire
f'1
f'2
de manière uniforme les deux
ouvertures de faibles dimensions d et 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 M entre les
rayons issus de chacune des ouvertures en fonction de a, X et f20 .
2 - En déduire, l’expression de l’intensité lumineuse I(M) et représenter
graphiquement I(X).
3 - Déterminer l’interfrange en fonction de λ, f2 et a.
1
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M. BARTHES