TP de physique - s´ eance 16 Chap 27: Optique ondulatoire
Questions pour r´efl´echir
Q4. p.1044. Une onde de lumiere naturelle tombe sur une vitre plate sous un angle de 45o. Decrivez l'etat de polarisation du faisceau reechi et du faisceau transmis. Comment cela changerait-il, si la lumiere tombait selon l'angle de polarisation ?
Q7. p.1044. Une couche antireet sur une vitre a une epaisseur qui correspond a un quart de longueur d'onde de la lumiere rouge dans le milieu dont est constitue la couche. On a choisi l'indice de refraction de cette couche inferieur a celui du verre. Quelle couleur est reechie et quelle couleur est transmise lorsque de la lumiere blanche tombe perpendiculairement sur cette couche ?
Exercices: Polarisation
6. [I] p.1047. Plusieurs substances telles que les solutions de sucre ou d'insuline sont dites optiquement actives, c'est-a-dire qu'elles font tourner le plan de polarisation de la lumiere qui les traverse d'un angle proportionnel a la distance parcourue et a la concentration de la solution. On place un recipient de verre entre deux polariseurs lineaires croises. On trouve que 50% de l'intensite de la lumiere naturelle incidente sur le premier polariseur est transmise par le deuxieme. De quel angle la solution a-t-elle fait tourner la polarisation de la lumiere ltree par le premier ? Ce dispositif peut ^etre utilise par exemple pour doser le sucre dans l'urine.
9. [I] p.1047. La lumiere du ciel reechie sur la surface d'un bassin d'eau (n
= 1,33) a une intensite nulle si elle est observee au travers d'un ltre polarod.
Sous quel angle la surface est-elle examinee ?
Exercices: Interf´erence
25. [I] p.1048. Une bulle de savon d'indice 1,35 para^t jaune (λ = 580 nm) lorsqu'elle est observee verticalement d'en haut. Quelles sont les valeurs possi- bles de son epaisseur ?
28. [II] p.1048. Un lm photographique est imprime avec deux raies lu- mineuses paralleles et horizontales. Une fois la pellicule developpee, ces raies sont distantes de 0,50 mm du centre au centre. Chacune a une longueur de 1,0 cm et une largeur de 0,10 mm. On les eclaire avec la lumiere du soleil et
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on observe l'interference sur un ecran situe a 3 m. Toutes les franes sont alors colorees sauf la frange centrale. La frange violette du premier ordre appara^t a une distance de 2,40 mm de l'axe. Quelle est sa longeur d'onde ?
37. [III] p.1048. On place une bo^te rectangulaire en verre de longueur interne 10,0 cm dans l'un des bras d'un interferometre de Michelson, eclaire avec une lumiere de 600 nm. Si l'indice de refraction de l'air est 1,00029 et que tout l'air est progressivement pompe de la bo^te, combien de paires de franges, brillantes et sombres, passent devant le reticule du detecteur pendant le pompage ? 38. [III] p.1048. Considerez l'experience de Young. Etablissez l'expression du deplacement vertical de la frange brillante de l'ordrem, si l'on place une lame mince a faces paralleles d'epaisseur e en verre d'indice n directement devant l'une des fentes. Precisez vos hypotheses.
Exercices: Diffraction
49. [I] p.1049. Un reseau de diraction produit un maximum de second ordre en lumiere jaune (λ=550nm) a25o. Determinez la distance entre les lignes.
51, 52 et 53. [I] p.1049. Le telescope du mont Palomar a pour objectif un miroir de 508 cm de diametre. Determinez sa limite angulaire de resolution pour une longueur d'onde de 550 nm. Quelle est la distance minimale entre deux points visibles a la surface de la Lune pour qu'ils puissent ^etre distingues (distance Terre-Lune =3, 844×108 m) ? Et pour l'oeil dont le diametre de la pupille est de 4,00 mm ?
60. [II] p.1050. On eclaire en lumiere solaire un reseau de diraction par transmission de 5000 lignes/cm. Le spectre du troisieme ordre recouvre-t-il le spectre du deuxieme ordre ? On prendra le rouge a 780 nm et le violet a 390 nm.
Suggestions pour les travaux personnels
Choisir 12 exercices parmi les suivants dans le chapitre du Hecht sur l'optique ondulatoire: 2-5, 7, 8, 13-24, 26, 27, 29-31, 35, 36, 39, 43-48, 50, 54-58.
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