TP N° …… : A la vitesse de la lumière

STL
TP N° …… :
A la vitesse de la lumière
SPCL
Objectif :Mesurer la vitesse de la lumière, le protocole étant fournit.
1. Dispositif :
En passant par un séparateur de faisceau, des impulsions lumineuses extrêmement courtes venant d'une source lumineuse (LED) arrivent
à deux convertisseurs photo, dont les amplificateurs en aval fourniront des impulsions de tension aux sorties de l'appareil « A » et « B »
L’image de la diode est envoyée sur un réflecteur à prisme à travers une lentille de Fresnel.
Afin d'obtenir des résultats optimaux, il faudra faire particulièrement attention à une précision suffisante des alignements horizontal et
vertical de l'appareil de base et de la lentille.
Emmeteur/Récepteur
Lentille Fresnel f=37,5 cm
a
Réflecteur
b
1
1
1
La distance b sera calculée grâce a la relation de conjugaison : 𝑂𝐴′
− 𝑂𝐴
= 𝑂𝐹′
̅̅̅̅̅
̅̅̅̅
̅̅̅̅̅
′
̅̅̅̅̅
1. Identifier 𝑂𝐴 =
2. Identifier ̅̅̅̅
𝑂A =
3. Identifier ̅̅̅̅̅
𝑂𝐹 ′ =
4. Exprimer b en fonction de a et de f
2. Protocole :
Pendant qu’un groupe effectue ses mesures, les autres répondent aux questions sur le TD Mesure de c
Réglage de la position de l’émetteur (zéro des graduations) :
 Pour la première mesure, régler a = 75 cm et b = 75 cm.
 Si besoin bouger la source pour bien focaliser (petite tâche bien lumineuse sur le réflecteur)

Cliquer sur le sommet de la première courbe, noter
t1 = ………. ns

Cliquer sur le sommet de la deuxième courbe, noter
t2 = ………ns

Calculer la différence
∆t = t2 - t1
 Recommencer avec distance a indiquée dans le tableau.
 Bien focaliser sur le réflecteur (petite tache bien lumineuse) en faisant varier b (une valeur approchée est donnée
dans le tableau suivant pour vous aider).
 Compléter le tableau suivant :
a
(cm)
b approché
(cm)
b
mesuré
Distance
Aller-retour
(m)
Durée du trajet
Δt
75
47
44
42
40
= 75
≈ 185
≈ 254
≈ 350
≈ 640
75
1. Tracer la courbe d = f(Δt)
2. Ajouter une courbe de tendance et en déduire la vitesse de la lumière dans l’air.
3. Comparer à la valeur cth = 3,0 .108 m.s-1 (erreur relative) et conclure.
Pour la plus petite distance : a = 75 cm et b = 75 cm