T6S 2012
Thème A : Observer TP 16 :
Lumière + lumière = ?
Objectifs :
- Identifier les différents chemins optiques entre une ou plusieurs sources ponctuelles et un détecteur.
- Exprimer la différence de marche entre deux chemins optiques.
- Relier l'intensité reçue par un capteur à la différence de marche de deux ondes.
- Utiliser un capteur d'intensité lumineuse pour visualiser une figure d'interférences, le protocole étant donné.
1. Différence de marche et interférences :
Laser Lentille + 3δ
Objet diffractant accolé
0
D = 33 cm
On utilise la mire percée d’un trou pour observer la figure de diffraction 1. Dessiner la figure de diffraction.
Placer maintenant la mire percée de deux trous très proches pour observer la figure d’interférences 2. Dessiner la figure d’interférence.
Interprétation :
Deux ondes, issues de sources secondaires S1 et S2 cohérentes, interfèrent au point M.
Ces deux sources ont un déphasage constant issu qui dépend : - du déphasage entre les sources ;
- de la durée de leur trajet respectif.
Le déphasage observé au point M dépend donc de la différence de marche δ de ces ondes.
Pour les interférences obtenues avec des fentes d’Young, la différence de marche δ = S2M – S1M. C’est une distance (voir ci-contre).
On observe des interférences constructives quand k.
k est un nombre entier relatif appelé « ordre d’interférences ».
On observe des interférences destructives quand (k λ
2. Expérience de la bifente d’Young:
Première expérience : placer deux lasers de façon à ce qu’ils se croisent sur l’écran.
1. Observe-t-on des interférences ?
Placer maintenant un seul laser devant des bifentes d’Young :
A l’intérieur de la figure de diffraction, on observe des franges d’interférence.
On note i l’interfrange 2. De Quels paramètre peut dépendre l’interfrange i ?
3. L’interfrange est donné par l’une des expressions suivantes :
a. Eliminez certaines des expressions proposées par analyse dimensionnelle.
b. Proposer un protocole de manipulation qualitative (sans mesure) pour sélectionner la bonne relation.
Aide : Faire varier un seul paramètre à la fois !
3. Mesure à l’aide d’une barette ccd :
Laser Porte objet avec Barette CCD
Un objet diffractant
0
D = ………
On dispose d’une mire percée de deux trous
Proposer un protocole pour mesurer l’écart entre les deux trous.
Fentes d’Young de largeur a
séparées par une distance
b
b Laser λ = …………..
i D
