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Filamentd'uneampoule TP : DIFFRACTION DE LA LUMIERE Première partie: Mise en évidence du phénomène de diffraction ✘Observez l'aspect d'un faisceau LASER sur un écran après avoir traversé des obstacles de différentes natures (trous, fentes, fils...) et de différentes dimensions. La figure sur l'écran dépend-elle de la forme de l'obstacle rencontré ? Et de ses dimensions ? Jus tifiez vos réponses à l'aide de vos observat ions. Matériel : Jetons avec trous, f entes ou fi ls de différentes dimensions . Source LASER rouge sur son support, écran. Deuxième partie: Détermination de la longueur d'onde d'un LASER On dispose le LASER sur une table, de façon à ce que le faisceau lumineux soit perpendiculaire à l'écran. Le jeton sur lequel sont gravés des fils et des fentes de diamètres connus (a) est placé sur le trajet du faisceau LASER. Placez le L ASER proche de s fils. On observe à l'écran le phénomène de diffraction lorsque le faisceau lumineux passe par une fente ou sur un fil. La figure obtenue sur l'écran, situé à une distance D (au moins 1,5m) des fils, es t appelée figure de diffraction. On observe une tache centrale, dont on peut mesurer la largeur L. Notez la valeur de la longueur D choisie (entre les fils et l'écran). Elle ne doit plus être modifiée. Mesurez à la règle la largeur de la tache centrale de diffraction pour chaque fil (ou fente) dont le diamètre est connu. Compléter le tableau de valeurs suivant : diamètre du fil a (mm) 0,030 0,040 0,060 0,080 0,100 0,150 0,200 largeur de tache centrale L (mm) LAISSEZ LE LASER, LE JETON ET L'ECRAN A LA MEME PLACE POUR LA MANIPULATION SUIVANTE. Mesure de la largeur L de la tache centrale Jeton avec fil et fentes calibrés La relation reliant les différentes grandeurs peut s'écrire : €

L=

2×λ×D

a

1) Tracez dans REGRESSI (voir notice) la modélisation de la courbe €

L=f( 1 a

à partir de vos résultats. La forme de la courbe est-elle cohérente avec la formule donnée plus haut? Expliquez. 2) Donnez la valeur de D choisie. Utilisez ensuite la modélisation de la courbe pour déterminer la longueur d'onde λ de votre LASER, donnez le résultat en mètre puis en micromètre. Comparez à la valeur fournie par le fabricant (écart relatif). Conservez la courbe à l´écran pour la manipulation suivante. 3) Que pourrait-on faire pour améliorer la précision du résultat ? Troisième partie: Détermination du diamètre d'un cheveu Placez la diapositive sur laquelle est fixé un de vos cheveux à la pl ace du jet on de manière à garder la même distance D qu'à l'expérience précédente. Observez la figure de diffraction à l'écran. La mesure de largeur L de la ta che cent rale de diffraction et l'utilis ation de la courbe tracée précédemment doivent permettre de déterminer le diamètre (a) du cheveu. Expliquez comment. Puis déterminez cette valeur.

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