PARTIE 1 : Diffraction : « TP N°17-1 : Diffraction-Interférences

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Terminale S Thème Ondes et signaux Chap.17 Programme 2020

TP N°17-1 : Diffraction-Interférences

PARTIE 1 : Diffraction : « Comment déterminer le diamètre d’un cheveu ? » Objectif : mettre au point une méthode qui permette de déterminer le diamètre d’un cheveu.

1. Réaliser le protocole expérimental du document 2 ci-dessous.

Document 2 : Réaliser le montage suivant sans allumer le laser. Appeler le professeur pour vérifier le montage.

2. Réaliser le protocole expérimental du document 3 ci-dessous.

Document 3 :

Mesurer la largeur de la tâche de diffraction L pour les différents fils calibrés du support et compléter la deuxième ligne du tableau ci-dessous. Pour cela :

➢ On utilisera le montage expérimental du document 2.

➢ On s’aidera du document ci contre pour la mesure de la tâche de diffraction.

➢ On arrondit les résultats de la ligne 1/L au centième.

Diamètre du fil calibré

d (en µm) 38 50 75 100 120 150

Largeur de la tâche centrale de diffraction

L (en cm) 𝟏

𝐋 (𝐞𝐧 𝐜𝐦

^−𝟏

)

3. Sur un tableur ( Latis pro ou Excel), tracer la droite moyenne d = f(

¹

L

) en respectant l’échelle 4. Diamètre d’un cheveu

En utilisant le protocole expérimental du document 2, mesurer la largueur de la tâche centrale de diffraction L pour un de vos cheveux : L = ……….., puis calculer l’inverse de L :

L

1 = ………..

Déterminer le diamètre du cheveu en utilisant la droite moyenne d = f(

¹

L

).

5. Quelles peuvent être les causes d’imprécisions dans la méthode utilisée pour mesurer le diamètre d’un cheveu ?

6. Comment s’appelle cette technique de détermination ? 5 cm

1,20 m laser

support avec fils calibrés

écran

(2)

Terminale S Thème Ondes et signaux Chap.17 Programme 2020

PARTIE 2 : Interférences

Contexte : On cherche à développer la fabrication de maquettes qui permettent de comprendre le phénomène d’interférences. On dispose de 2 prototypes qu’il convient de valider.

Donnée :

2 1

S S i ₌  D

S

1

S

2

est la distance entre les 2 sources, et D la distance entre les sources et l’écran

1. Maquette « bois/ transparents » 1.1. Présentation (C : S’approprier)

Détaillez la constitution de cette maquette. En quoi peut-elle illustrer le phénomène d’interférence ? ( Vérifiez les conditions d’obtention d’interférences)

1.2. Utilisation ( C : Analyser )

• Rédigez en quelques lignes le mode d’emploi de la maquette afin de visualiser les 2 types d’interférences(

constructives et destructives).

Pour ce faire , vous pouvez utiliser une feuille de papier sur laquelle vous poserez le système, et dessiner un

« écran » à 20cm du morceau de bois, et repérez le point particulier « milieu de l’écran »

• Expliquez comment mesurer la différence de marche δ 1.3. Essais –mesures (C : Réaliser)

• En vous servant du mode d’emploi, repérer sur « l’écran » , 3 interférences constructives à droite et gauche du milieu de l’écran.

o Pour chacune d’entre elles ,calculez le différence de marche δ

o Peut-on déduire une condition d’obtention d’interférence constructive ?

• Procédez ensuite à la détermination de 3 interférences destructives à droite et à gauche du milieu de l’écran.

o Répondez aux mêmes questions qu’auparavant.

• Relevez l’interfrange i dans les 2 cas. Confrontez la mesure au résultat théorique obtenu .

2. Maquette « Ensemble de transparents » 2.1. Présentation (C : S’approprier)

Détaillez la constitution de cette maquette. Quelle peut être l’utilisation de cette maquette ?

Qu’apporte- t- elle de plus que la précédente ? 2.2. Utilisation ( C : Analyser )

• On cherche à mettre en évidence une relation entre l’interfrange i et la distance entre les sources a . Pour vous permettre de rédigez le mode d’emploi on propose le schéma ci contre.

• Expliquez en détail comment procéder, de manière à mesurer plusieurs interfranges pour plusieurs valeurs de a.

2.3. Essais –mesures (C : Réaliser)

• Procédez aux mesures pour 6 valeurs de a différentes :

Mesure 1 Mesure 2 Mesure 3 Mesure 4 Mesure 5 Mesure 6 i

a 1/a

• Tracez la courbe i = f (1/a) puis déduisez la relation algébrique entre les 2 grandeurs.

• Confrontez les 2 résultats théorique et expérimental.

3. Conclusion : Validation des maquettes. (C : Valider) 3.1. Validation- amélioration

• Les maquettes atteignent-elles leurs objectif pédagogique de faire comprendre le phénomène d’interférences ?

• Que dire des résultats obtenus ? Peut-on améliorer les maquettes ?

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PARTIE 1 : Diffraction : « Comment déterminer le diamètre d’un cheveu ? » Objectif : mettre au point une méthode qui permette de déterminer le diamètre d’un cheveu.

1. Réaliser le protocole expérimental du document 2 ci-dessous.

Document 2 : Réaliser le montage suivant sans allumer le laser. Appeler le professeur pour vérifier le montage.

2. Réaliser le protocole expérimental du document 3 ci-dessous.

Document 3 :

Mesurer la largeur de la tâche de diffraction L pour les différents fils calibrés du support et compléter la deuxième ligne du tableau ci-dessous. Pour cela :

➢ On utilisera le montage expérimental du document 2.

➢ On s’aidera du document ci contre pour la mesure de la tâche de diffraction.

➢ On arrondit les résultats de la ligne 1/L au centième.

Diamètre du fil calibré

d (en µm) 38 50 75 100 120 150

Largeur de la tâche centrale de diffraction

L (en cm) 𝟏

𝐋 (𝐞𝐧 𝐜𝐦

)

3. Sur un tableur ( Latis pro ou Excel), tracer la droite moyenne d = f(

) en respectant l’échelle 4. Diamètre d’un cheveu

En utilisant le protocole expérimental du document 2, mesurer la largueur de la tâche centrale de diffraction L pour un de vos cheveux : L = ……….., puis calculer l’inverse de L :

L

1 = ………..

Déterminer le diamètre du cheveu en utilisant la droite moyenne d = f(

).

5. Quelles peuvent être les causes d’imprécisions dans la méthode utilisée pour mesurer le diamètre d’un cheveu ?

6. Comment s’appelle cette technique de détermination ? 5 cm

1,20 m laser

support avec fils calibrés

écran

Terminale S Thème Ondes et signaux Chap.17 Programme 2020

PARTIE 2 : Interférences

Contexte : On cherche à développer la fabrication de maquettes qui permettent de comprendre le phénomène d’interférences. On dispose de 2 prototypes qu’il convient de valider.

Donnée :

S S i =  D

S

S

est la distance entre les 2 sources, et D la distance entre les sources et l’écran

1. Maquette « bois/ transparents » 1.1. Présentation (C : S’approprier)

Détaillez la constitution de cette maquette. En quoi peut-elle illustrer le phénomène d’interférence ? ( Vérifiez les conditions d’obtention d’interférences)

1.2. Utilisation ( C : Analyser )

• Rédigez en quelques lignes le mode d’emploi de la maquette afin de visualiser les 2 types d’interférences(

constructives et destructives).

Pour ce faire , vous pouvez utiliser une feuille de papier sur laquelle vous poserez le système, et dessiner un

« écran » à 20cm du morceau de bois, et repérez le point particulier « milieu de l’écran »

• Expliquez comment mesurer la différence de marche δ 1.3. Essais –mesures (C : Réaliser)

• En vous servant du mode d’emploi, repérer sur « l’écran » , 3 interférences constructives à droite et gauche du milieu de l’écran.

o Pour chacune d’entre elles ,calculez le différence de marche δ

o Peut-on déduire une condition d’obtention d’interférence constructive ?

• Procédez ensuite à la détermination de 3 interférences destructives à droite et à gauche du milieu de l’écran.

o Répondez aux mêmes questions qu’auparavant.

• Relevez l’interfrange i dans les 2 cas. Confrontez la mesure au résultat théorique obtenu .

2. Maquette « Ensemble de transparents » 2.1. Présentation (C : S’approprier)

Détaillez la constitution de cette maquette. Quelle peut être l’utilisation de cette maquette ?

Qu’apporte- t- elle de plus que la précédente ? 2.2. Utilisation ( C : Analyser )

• On cherche à mettre en évidence une relation entre l’interfrange i et la distance entre les sources a . Pour vous permettre de rédigez le mode d’emploi on propose le schéma ci contre.

• Expliquez en détail comment procéder, de manière à mesurer plusieurs interfranges pour plusieurs valeurs de a.

2.3. Essais –mesures (C : Réaliser)

• Procédez aux mesures pour 6 valeurs de a différentes :

Mesure 1 Mesure 2 Mesure 3 Mesure 4 Mesure 5 Mesure 6 i

a 1/a

• Tracez la courbe i = f (1/a) puis déduisez la relation algébrique entre les 2 grandeurs.

• Confrontez les 2 résultats théorique et expérimental.

3. Conclusion : Validation des maquettes. (C : Valider) 3.1. Validation- amélioration

• Les maquettes atteignent-elles leurs objectif pédagogique de faire comprendre le phénomène d’interférences ?

• Que dire des résultats obtenus ? Peut-on améliorer les maquettes ?

S S i ₌  D