TP 12: Mesure de la vitesse de la lumière

STL

SPCL

TP N° …… :

A la vitesse de la lumière

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 Réflecteur

a b

La distance b sera calculée grâce a la relation de conjugaison : ¹

𝑂𝐴′̅̅̅̅̅−_{𝑂𝐴̅̅̅̅}¹ =_{𝑂𝐹′̅̅̅̅̅}¹ 1. Identifier 𝑂𝐴̅̅̅̅̅ = ^′

2. Identifier 𝑂A̅̅̅̅ = 3. Identifier 𝑂𝐹̅̅̅̅̅ = ^′

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) 75 47 44 42 40

b approché

(cm) = 75 ≈ 185 ≈ 254 ≈ 350 ≈ 640

b mesuré

75 Distance

Aller-retour (m) Durée du trajet

Δt

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