TPA3 - DIFFRACTION DE LA LUMIÈRE

TPA3 - DIFFRACTION DE LA LUMIÈRE
1. Condition d’observation du phénomène
Nous utilisons la lumière rouge issue d’un laser néon-hélium délivrant une seule fréquence (lumière
monochromatique) :
f = 4,74 . 1014 Hz
Calculer la longueur d’onde de cette radiation rouge.
La diffraction ne se manifestant que pour des largeurs de fentes voisines de cette longueur d’onde, pensezDanger pour les yeux : ne pas regarder directement le faisceau laser.
Orientez toujours le faisceau vers un écran, en faisant attention aux réflexions parasites et en veillant à
ne pas mettre la tête dans le faisceau, par exemple en vous penchant en avant...
Eteignez le laser quand il ne sert plus !
vous que l’on peut observer le phénomène de diffraction avec une fente de 1 mm placée devant le faisceau
laser ? Le vérifier (noter l’expérience faite et son résultat).
Vérifier ensuite qu’avec une fente très fine, le phénomène de diffraction est observable.
La figure de diffraction obtenue est la même pour une fente ou un fil de métal de même diamètre placé dans
le faisceau de lumière. Cette propriété est utilisée pour déterminer le diamètre d’un cheveu par étalonnage
(expérience réalisée en 2nde) ou la largeur inconnue d’une fente.
2. Schéma du montage (avec une fente)
3. Mesures
Placer l’écran à une distance D = 2,0 m de la diapositive et observer la tâche centrale de diffraction pour des
fils (ou fentes) de diamètre (ou largeurs) différent(e)s.
Relever la largeur L (avec quel outil ? avec quelle précision ?) de la tâche centrale de diffraction en fonction
du diamètre a du fil (ou de la largeur de la fente) et reporter les valeurs dans un tableau.
Montrer que l'angle en radians) peut être déterminé par la relation approchée   .
Compléter le tableau précédent en calculant les différentes valeurs de  .
4. Tracé de la courbe d’étalonnage
Tracer, sur deux demi-feuilles de papier millimétré, les courbes de = f (a) et  = f
. Conclure.
Rappeler la relation entre  ,  et a (valable aussi pour les ondes lumineuses). En déduire la valeur de la
longueur d'onde du laser et comparer avec le résultat de la première question.
5. Détermination du diamètre d’un cheveu (ou de la largeur d’une fente)
Proposer un protocole expérimental permettant de déterminer le diamètre d’un cheveu (ou la largeur d’une
fente) : réaliser cette mesure et conclure.
Liste de matériel
TP de Physique TS
TPA3 - DIFFRACTION DE LA LUMIÈRE
Matériel professeur :
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Salle d'optique B 207 (et éventuellement salle informatique B 209)
Matériel élèves :
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Diode laser
Lot de fils ou de fentes étalonné(e)s + un fil d'épaisseur dimension inconnue
Fente réglable
Ecran : feuille A3 fixée au mur (dans le prolongement de la paillasse)
Dispositif de fixation de la diapositive (fil ou fente) : support + noix + pince en bois
Décamètre
Règle graduée ou réglet