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Corrigés des exercices 27 La diffraction d'un faisceau lumineux est l'un des cas d'invalidité cavité de largeur a, est traversé par un faisceau de lumière

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Fiche Corrigés Thème : Ondes de la lumière ▻ Exercice n°1 Dans l' expérience n°1, s'il apparaît une tache de diffraction sur l'écran, alors : d1 = (2 × 0 ,52

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Exercice 1 :diffraction par ouverture circulaire Au cours d'une expérience de diffraction de la lumière monochromatique d'un laser traversant un trou de

2ème Bac SMMahdade Allalannée scolaire 2016-2017Propagation d"onde lumineuse : exercices

Exercice 1 :diffraction par ouverture circulaire

Au cours d"une expérience de diffraction de la lumière monochromatique d"un laser traversant un trou de diamètrea. L"écran est situé à la distanceD= 2,2mdu trou. d Laser D 1. Décrire le phénomène de diffraction observé sur l"écran pour une petite ouverture. 2. On admet que le demi-diamètreθde la tache centrale pour une ouverture circulaire de diamètre a est de la formeθ=1,22.λ a ,1,22étant un coefficient de correction lié

à la forme circulaire de l"ouverture .

Déterminer une relation entreD,detθtel quedle diamètre du trou . 3. La longueur d"onde dans le vide du laser utilisé estλ0= 633nmet le diamètre de la tache centrale observée sur l"écrand= 2,0cm.

Calculer le diamètreadu trou

4. Le même trou est éclairé par un autre laser , on obtient une tache centrale de diamètre d ?= 1,8cm. Quelle est la longueur d"ondeλ?de la lumière émise par le maser?

Exercice 2 :diffraction et réfraction

Lorsque la lumière rencontre un obstacle mince ou fin ,elle ne se propage pas en ligne droite et subit le phénomène de diffraction qu"on peut l"exploiter pour déterminer le diamètre d"un fil ou d"un fil fin comme celle d"araignée. L"écart angulaireθ, l"angle entre le centre de la tache centrale et la première extinction est donné par la relation :θ=λ a , oùλest la longueur d"onde de la lumière utilisée etala largeur d"une fente ou le diamètre d"un fil . La vitesse de propagation de la lumière dans le vide estc= 9.108m/s 1. la diffraction de la lumière On réalise une expérience de diffraction à l"aide d"un laser émettant une lumière monochromatique de fréquenceN= 4,44×1014Hz. À quelques centimètres du laser , on place une plaque contenant une fente vérticale de largeura. La figure de diffraction obtenue est observée sur un écran vertical situé à une distanceD= 50,0cmde la fente . La figure de diffraction obtenue est constituée par des taches lumineuses . qui s"étalent perpendiculairement à la direction de la fente . La tache centrale, plus 1/ 3 http://www.chimiephysique.ma

2ème Bac SMMahdade Allalannée scolaire 2016-2017lumineuse, de largeurL1= 6,70×10-1cm. Voir figure 1 .

a. Quelle nature de la lumière mise en évidence cette expérience? justifier . Repré- senter sur le schéma la figure de diffraction observée . b. Déterminer l"expression deaen fonction deL1,D,N, etc.Calculera. 2. On interpose entre la plaque et l"écran un parallélépipède rectangulaire en verre . L"indice de réfraction de verre pour la lumière monochromatique utilisée estn=

1,61. On observe sur l"écran que la largeur de la tache centrale estL2. Déterminer

l"expression deL2en fonction deL1etn. 3. Mesure du diamètre d"un fil d"araignée On laisse le laser et l"écran dans la même position qu"avant et on remplace la plaque et le parallélépipède par un fil d"araignée vertical . On mesure la tache centrale de la figure de diffrac- tion sur l"écran , on trouveL3= 1,00cm. Quel est le diamètre du fil d"araignée? laser fente plaque

écran

Exercice 3 :Dispersion par le verre

Le tableau ci-dessous donne les longueur d"onde , dans le vide , de deux radiations mono- chromatiques et les indices correspondants pour deux types de verres différents

Couleur

0(nm) n(crown n(flint) rouge 656,3

1,5048

1,612 bleu 486,1
1,521 1,671 1. a. Calculer la fréquence de ces ondes lumineuses . b. Dépendent-elles de l"indice du milieu? On prendrac= 2,998.108m/s 2. Calculer les célérités et les longueurs d"onde de la radiation rouge dans les deux verres 3. Un rayon de lumière blanche arrive sur un dioptre plan air-verre , sous l"incidence60◦. L"indice de réfraction de l"air est égale à 1,000 . a. Rappeler les lois de Descartes relative à la réfraction de la lumière . b. Calculer l"angle que fait le rayon bleu avec le rayon rouge pour un verre de crown, puis pour un vert de flint . faire un schéma . 2/ 3 http://www.chimiephysique.ma

2ème Bac SMMahdade Allalannée scolaire 2016-20174.Quel est le verre le plus dispersif?

Exercice 4 :Une fibre optique

Un faisceau lumineux de longueur d"ondeλ1= 750nmse propage dans l"air et pénètre dans une fibre optique d"indicen2= 1,50, sous une incidencei= 10,0◦. L"indice de l"air sera pris égale à celui du viden1= 1,00. La face d"entrée du faisceau est perpendiculaire à la fibre . i S I fibre optique 1. a. Quelle est la céléritév1de la lumière dans l"air et la céléritév2dans dans la fibre? b. Quelle est la fréquenceN1de l"onde lumineuse dans l"air et la fréquenceN2dans la fibre? 2. a. Rappeler les lois de Descartes pour la réfraction b. Quelle est la valeur de l"angle de réfractionrdans la fibre? c. Schématiser le début de la propagation du faisceau dans la fibre . Sous quelle incidencei?encontre -t-il la surface séparant la fibre de l"air d. Quel est l"angle limite d"incidencei1pour qu"un faisceau se propageant dans la fibre ne soit pas réfracté dans l"air? e.

Duelle sera alors la propagation du faisceau?

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