[PDF] Exercices : diffraction - Correction

Bac S 2017 Amérique du nord Correction - Terminale S

1 2 L’importance du phénomène de diffraction est liée au rapport de la longueur d’onde aux dimensions de l’ouverture ou de l’obstacle ; ainsi, si la longueur d’onde est fixée, le demi-angle θ0 sera plus élevé si le diamètre du fil est faible On retrouve cette idée dans la relation 0 a = λ θ 1 3

Diffraction, interférences et effet Doppler 6

Diffraction, interférences et effet Doppler Exercice 1 : Détermination de la longueur d’onde d’un Laser /7 Un rayon laser, de longueur d’onde λ, est envoyé sur un fil rectiligne calibré, dont le diamètre est noté a La figure de diffraction est observée sur un écran placé perpendiculairement au rayon et à

Exercices : diffraction - Correction

Exercices : diffraction - Correction Exercice 1 : papillon en détresse (type bac) Un petit papillon tombé sur l’eau d’un étang crée, en se débattant, une onde sinusoïdale de fréquence f = 5,0 Hz à la surface de l’eau La célérité de cette onde est v = 44 cm s-1 Cette onde arrive sur un obstacle constitué de 2 galets

Bac S 2017 Amérique du nord http://labolyceeorg EXERCICE I

On attribue la découverte de la diffraction à Francesco Grimaldi (1618-1663) Le but de l’exercice est d’étudier une application pratique de la diffraction : la détermination de la taille moyenne de poudre de cacao par granulométrie Les deux parties de l’exercice sont indépendantes (*) a représente le diamètre moyen

Mathématiques Cours, exercices et problèmes Terminale S

Certains passages vont au-delà des objectifs exigibles du programme de terminale S Le programme complet (B O spécial n°8 du 13/10/2011) indique clairement qu’on ne saurait se restreindre aux capacités minimales attendues Notations Une expression en italique indique une définition ou un point important Logiciels

Terminale S – Physique - Partie A -Chapitre 2 : Ondes

Terminale S – Physique - Partie A -Chapitre 2 : Ondes mécaniques progressives périodiques Exercice 18 p 55 1) L'onde en question est une onde ultrasonore Sa vitesse de propagation est proche de celle de des ondes sonores L'ordre de grandeur est donc de 340 m s-1

Chapitre 1 : Les phénomènes ondulatoires

Les résultats des mesures figurent dans les documents en annexe à la fin de l’exercice 2 - Etude de la forme de la figure de diffraction 1 Quel caractère de la lumière l’apparition d’une figure de diffraction met-elle en évidence ? 2 Quelle(s) grandeur(s) déterminent l’importance du phénomène observé ?

Ondes et particules : QCM - Vadepied élèves TS

b s’effe tue ave une élérité plus petite dans l’eau que dans le vide (indi e de réfra tion de l’eau n = 1,3) c s’effe tue ave la même élérité, dans un milieu dispersif donné, quelle que soit la fré-quence de la radiation 8 La lumière rouge : a

EXERCICE II : LES DÉBUTS DE L’ELECTRON EN PHYSIQUE (9 points)

EXERCICE II : LES DÉBUTS DE L’ELECTRON EN PHYSIQUE (9 points) Le problème posé par la nature des « rayons cathodiques » à la fin du XIXème siècle fut résolu en 1897 par l'Anglais J J Thomson : il s'agissait de particules chargées négativement baptisées par la suite « électrons »

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Exercices : diffraction - Correction

Exercice

1 : papillon en détresse (type bac)Un petit papillon tombé sur l'eau d'un étang crée, en se

débattant, une onde sinusoïdale de fréquence f = 5,0 Hz à la surface de l'eau. La célérité de cette onde est v = 44 cm.s-1. Cette onde arrive sur un obstacle constitué de 2 galets

émergeant de l'eau.

1°) Quel doit être l'ordre de grandeur de la distance maximale

entre les 2 galets pour que le gerris (insecte évoluant à la surface de l'eau) détecte le signal de détresse du

papillon ?

La diffraction apparaît si a ≈ λ. On a

Donc la distance minimale doit être de 8,8 cm

2°) Comment nomme-t-on ce phénomène ?

C'est la diffraction.

3°) Les galets sont distants de 5 cm. Compléter la figure en représentant l'allure de la forme de l'onde après le

passage de l'obstacle. Donc a = 5 cm ce qui veut dire que a ≤ λ la diffraction est bien présente.

Exercice

2 : la lumièreUne lampe à iode émet de nombreuse radiations dont certaines ont pour valeur λ = 512 nm, 534 nm et 563 nm.

1°) Cette lampe émet-elle une lumière monochromatique ou polychromatique ?

Polychromatique car il y a plusieurs longueurs d'onde (plusieurs radiations).

2°) Calculer la fréquence de ces radiations.

Donnée : c = 3,00×108 m.s-1

On a

Exercice

3 : application du coursLors d'un TP, un élève utilise un laser de longueur d'onde

λ = 650 nm, pour déterminer l'épaisseur a d'un de ses cheveux. Pour cela il réalise le montage ci-contre : D = 2,00 m

Il mesure une tache de diffraction L = 38 mm.

1°) Donner la relation liant θ, a et λ.Laser

Cheveua

λ=v

f=0,44 5,0

λ=0,088m

1=c f1f1=c

λ1f

1=3,00×10

8512×10-

9=5,86×1014Hzf2 = 5,62×1014 Hzf3 = 5,33×1014 Hz

=λa

2°) Exprimer la relation entre θ, L et D (faire un schéma).

Donnée : pour les angles petits tan(θ) ≈ θ On a un triangle rectangle : → Pour les petits angles on a tan(θ) ≈ θ et donc la relation devient :

3°) Déterminer la diamètre a du cheveux.

On en déduit que →

A.N : Son cheveu mesure donc 68 µm de diamètre.

Exercice

4 : longueur d'onde et incertitudesUn élève réalise une figure de diffraction dans le but de connaître la longueur d'onde λ du laser utilisé.

Il obtient les mesures suivantes : a = 0,200 ± 0,005 mm D = 2,00 ± 0,01 m L = 12,6 ± 0,1 mm

On rappelle la relation entre tout ces paramètres : a=L

2DDonnée :

1°) Calculer l'incertitude U(λ) sur la longueur d'onde.

a =L2D → λ=a×L 2D

A.N : λ

=0,200×10-3×12,6×10-3

2×2,00=6,30×10-7m

Pour l'incertitude

A.N :

U(λ) = 2×10-8 m (un

seul C.S, arrondi au supérieur !!!!!!!!!)

2°) Calculer λ et écrire le résultat sous la forme λ ± U(λ)

Le résultat final s'écrit : λ = 6,3×10-7 ± 2×10-8 m

λ = (63 ± 2)×10-8 m

Ou encore en nm : λ = (63 ± 2)×101 nmU(λ) √(U(D) D)2 +(U(a) a)2 +(U(L) L)2 DL/2 tan(θ)=L/2D =L2D

λa=L2Da=2DλLa=2DλL

a =2×2,00×650×10-9

38×10-3=6,8×10-5m

U(λ)=λ×

√(U(D) D)2 +(U(a) a)2 +(U(L) L)2 U (λ)=6,30×10-7×√(0,01

2,00)2

+(0,005

0,200)2

+(0,1

12,6)2tan(θ)=L

2D

Exercice 5 : diffraction en TPUne lumière monochromatique est émise par un laser de longueur d'onde λ nm. Cette lumière pénètre dans une

fente d'ouverture a située à une distance D d'un écran blanc. On observe alors sur l'écran une tache centrale de

largeur L.

1. Nature de la lumière : 1.a. Comment se nomme le phénomène mis en évidence ici ?

La diffraction

1.b. Quel doit être l'ordre de grandeur de l'ouverture a pour pouvoir

observer ce phénomène ?

On doit vérifier que a ≤ λ.

1.c. Que prouve ce phénomène quant à la nature de la lumière ?

La lumière possède un caractère ondulatoire.

1.d. Définir le terme monochromatique.

Qui n'est composé que d'une seule longueur d'onde. 2.

Mesure de l'ouverture a :

2.a. Exprimer la demi-ouverture angulaire θ du faisceau en fonction des grandeurs L et D.

Rappel : tan(θ) = θ si θ petit et en radian On a un triangle rectangle : → Pour les petits angles on a tan(θ) ≈ θ et donc la relation devient :

2.b. Donner la relation liant θ, a et λ.

3.

Étude graphique :

3.a. On modifie l'ouverture a de la fente et on trace alors

la courbe donnant θ = f (1/a). Montrer que la courbe obtenue est en accord avec la formule donnée à la question 2.b. On a une droite qui passe par l'origine, il y a proportionnalité : =k×1ace qui est en accord avec On en déduit que le coefficient directeur k = λ.

3.b. En déduire la valeur de la longueur d'onde du laser.

Calculons le coefficient directeur k de la droite :quotesdbs_dbs2.pdfusesText_2