Les ondes lumineuses (énoncé)
Q1
a) Le laser envoie une
onde électromagnétique monochromatique. Elle est définie par sa fréquence f(Hz)
et sa période T(s) tel que :
f =1/T
T(s) est la périodicité
temporelle de l’onde.
Sa périodicité spatiale, l(m) , est donnée par la formule :
l = c.T = c/f
Avec la célérité
‘c’ en m.s-1
b) L’œil
humain perçoit les radiations lumineuses dont les longueurs d’onde dans
l’air ou dans le vide sont comprises entre : 400 nm < l < 800 nm
c) Les différentes
radiations visibles sont, par ordre croissant de longueurs d’onde :
violet, bleu, vert, jaune, orange, rouge
d) Le phénomène est
appelé la diffraction. La lumière, à la sortie de la fente, ne se propage plus
dans une seule direction. On peut affirmer (par analogie avec les ondes
mécaniques qui sont sujettes également à la diffraction) que la lumière est
bien une onde !
Q2
a) Réponse partielle,
pour voir la vidéo clique
ici.
a(mm) |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
0,40 |
0,45 |
1/a
( x 10 –3 m-1) |
6,7 |
5 |
4 |
3,3 |
2,9 |
2,5 |
2,2 |
X
( x 10 –2 m ) |
1,8 |
1,4 |
1,1 |
0,88 |
0,78 |
0.67 |
0,59 |
q ( x 10 –3 rad
) |
4,5 |
3,5 |
2,8 |
2,2 |
1.9 |
1,7 |
1.5 |
b) Angle q en fonction de
l’inverse de la largeur de la fente (1/a)
c) q est une fonction linéaire de 1/a en effet q = l/a . Par conséquent le
coefficient directeur de la droite représente la longueur d’onde l du laser. Pour calculer la pente d’une
droite, on en prend 2 points, et on détermine leurs coordonnées :
M1
(1/a1 = 2,4 x 103 m-1 ; q1 = 1,5.10-3 rad
)
M2
(1/a2 = 6 x 103 m-1 ; q2 = 4.10-3 rad )
La pente de la courbe est
:
Le laser envoie une radiation
monochromatique de longueur d’onde dans le vide(ou dans l’air) de
690 nm. (La couleur de la radiation sera rouge orangée).
d)
On reporte sur la courbe
la valeur de q , on obtient :
Le diamètre du poil est
de 160 mm.
Remarque : Avec un
poil de cette qualité, on peut voir venir l’hiver sans crainte.
Q3
a) Réponse partielle,
pour voir la réponse vidéo clique
ici. Le phénomène s'appelle la dispersion.
b) Tableau de résultat
Dm(°) |
93 |
82 |
78 |
l(nm) |
434 |
589 |
768 |
n(l) |
1,94 |
1,89 |
1,87 |
Q4
a ) Rappel des données :
Dm(°) |
93 |
82 |
78 |
l(nm) |
434 |
589 |
768 |
n(l) |
1,94 |
1,89 |
1,87 |
Vitesses des 3 radiations
dans le prisme :
c) Longueurs d'ondes
des 3 radiations dans le prisme :
d) Une onde est caractérisée par sa fréquence
(ou sa période)