TP 02 vitesse des ultrasons et diffraction

TP2 Physique
I) Ondes périodiques progressives ultrasonores
Objectif : étudier la propagation d'une onde ultrasonore périodique progressive.
Matériel : GBF, oscillo, émetteur et récepteur ultrasonore.
Compétences: p9, p10, p11
1°) Mise en place du dispositif
SUIVRE PAS A PAS LES INDICATIONS DU PROFESSEUR POUR REGLER
L’OSCILLOSCOPE PUIS LE GBF.
 Relier l’émetteur au Générateur de basse fréquence.
 Relier le GBF à la voie 1 de l’oscilloscope.
 Relier le récepteur d’ultrasons à la voie 2 de l’oscilloscoppe.
 Déplacer le récepteur sur le banc d'optique. Pour comprendre ce qui se passe lancez l'application Hparleur.exe.
b) Décrire par une phrase le phénomène observé sur l'écran de l'oscilloscope.
2°) Mesures et interprétation
a) Déterminer la période temporelle T ainsi que la fréquence de l'onde ultrasonore.
b) Lorsque l'on déplace le récepteur ultrasonore, entre deux positions successives où les signaux sont en phase, la
distance mesurée est la période spatiale du signal
Mesurer le plus précisément possible la longueur d'onde de l'onde ultrasonore.
c) Déduire des deux questions précédentes la vitesse de propagation des ondes ultrasonores dans l'air.
II) Diffraction, taille d'un cheveu
Objectif :étudier la diffraction lumineuse.
Matériel : laser, fils calibrés, cheveu, mètres.
Compétences: p15, p17, p18, p19, p20, p21, p22, p29
fil de diamètre a

Laser 650 nm
Attention, lors de vos manipulations, la place du laser
et celle de la diapositive portant le fil doivent rester
fixes prenez vos marques
d
D
Placer l’écran à une distance L =2,0 m de la diode laser et observer la tache centrale de diffraction
1°) Tracé de la courbe liant le diamètre du fil et la largeur de la
Calcul de 
tache centrale de diffraction
L'angle

que
vous
allez mesurer est très petit.
a) Montrer que =d/2D avec  en rad.
Pour trouver la valeur numérique de cet angle
b) Avec un double décimètre, relever la largeur d en mètre de la
vous pouvez utiliser l'approximation suivante
tache centrale de diffraction pour chaque diamètre de fils. En
souvent utilisée en optique: tan (en radians)
déduire l’écart angulaire . Regroupez vos résultats dans un
tableau comportant la largeur de la tâche centrale d, la taille du
fil a en m et l'écart angulaire  calculé en rad.
c) Tracer la courbe  = f (1/a). Quelle est l’allure de la courbe ? Cette courbe est appelée courbe d ‘étalonnage.
2°) Détermination du diamètre d’un cheveu à partir de la courbe d’étalonnage
Nous allons utiliser le montage et les résultats précédents pour mesurer le diamètre d’un cheveu.
- Proposer un protocole pour la détermination du diamètre d’un cheveu.
- Réaliser la mesure.
3°)Vérification expérimentale de la longueur d’onde de la lumière émise par le LASER
La théorie montre que =  /a,  étant exprimé en radians, a et  dans la même unité de longueur.
Déduire de la courbe la longueur d'onde du laser, comparez votre résultats à la longueur d'onde théorique.
TP2 Physique
I) Ondes périodiques progressives ultrasonores
Objectif : étudier la propagation d'une onde ultrasonore périodique progressive.
Matériel : GBF, oscillo, émetteur et récepteur ultrasonore.
Compétences: p9, p10, p11
1°) Mise en place du dispositif
SUIVRE PAS A PAS LES INDICATIONS DU PROFESSEUR POUR REGLER
L’OSCILLOSCOPE PUIS LE GBF.
 Relier l’émetteur au Générateur de basse fréquence.
 Relier le GBF à la voie 1 de l’oscilloscope.
 Relier le récepteur d’ultrasons à la voie 2 de l’oscilloscoppe.
 Déplacer le récepteur sur le banc d'optique. Pour comprendre ce qui se passe lancez l'application Hparleur.exe.
b) Décrire par une phrase le phénomène observé sur l'écran de l'oscilloscope.
2°) Mesures et interprétation
a) Déterminer la période temporelle T ainsi que la fréquence de l'onde ultrasonore.
b) Lorsque l'on déplace le récepteur ultrasonore, entre deux positions successives où les signaux sont en phase, la
distance mesurée est la période spatiale du signal
Mesurer le plus précisément possible la longueur d'onde de l'onde ultrasonore.
c) Déduire des deux questions précédentes la vitesse de propagation des ondes ultrasonores dans l'air.
II) Diffraction, taille d'un cheveu
Objectif :étudier la diffraction lumineuse.
Matériel : laser, fils calibrés, cheveu, mètres.
Compétences: p15, p17, p18, p19, p20, p21, p22, p29
fil de diamètre a

Laser 650 nm
Attention, lors de vos manipulations, la place du laser
et celle de la diapositive portant le fil doivent rester
fixes prenez vos marques
d
D
Placer l’écran à une distance L =2,0 m de la diode laser et observer la tache centrale de diffraction
1°) Tracé de la courbe liant le diamètre du fil et la largeur de la
Calcul de 
tache centrale de diffraction
L'angle

que
vous
allez mesurer est très petit.
a) Montrer que =d/2D avec  en rad.
Pour trouver la valeur numérique de cet angle
b) Avec un double décimètre, relever la largeur d en mètre de la
vous pouvez utiliser l'approximation suivante
tache centrale de diffraction pour chaque diamètre de fils. En
souvent utilisée en optique: tan (en radians)
déduire l’écart angulaire . Regroupez vos résultats dans un
tableau comportant la largeur de la tâche centrale d, la taille du
fil a en m et l'écart angulaire  calculé en rad.
c) Tracer la courbe  = f (1/a). Quelle est l’allure de la courbe ? Cette courbe est appelée courbe d ‘étalonnage.
2°) Détermination du diamètre d’un cheveu à partir de la courbe d’étalonnage
Nous allons utiliser le montage et les résultats précédents pour mesurer le diamètre d’un cheveu.
- Proposer un protocole pour la détermination du diamètre d’un cheveu.
- Réaliser la mesure.
3°)Vérification expérimentale de la longueur d’onde de la lumière émise par le LASER
La théorie montre que =  /a,  étant exprimé en radians, a et  dans la même unité de longueur.
Déduire de la courbe la longueur d'onde du laser, comparez votre résultats à la longueur d'onde théorique.