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FENTES D YOUNG INTERFERENCES ET DIFFRACTION

oct Durée H Ce T P comporte pages Fente d 'Young Interférence La fente Le compte rendu doit être présenté lors de la prochaine

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Thierry CHAUVET Terminale S - Spécialité - Page 1/2 Sciences Physiques au Lycée

Enseignement Spécifique

Propriétés

des ondes TP

Interférences lumineuses

Compte rendu individuel à rédiger proprement en justifiant les différentes réponses.

1- Objectifs

Au début du 19ème siècle, le physicien britannique Thomas Young réalise une expérience qui

M PMUTXp O·+LVPRLUH GHV 6ŃLHQŃHVB HO SOMŃH GHYMQP XQH VRXUŃH OXPLQHXVH XQ ŃMŃOH SHUŃp GH

deux fentes fines parallèles et proches. Il met ainsi en évidence le phénomène

G·LQPHUIpUHQŃHV OXPLQHXVHV HP O·H[SOLTXH SMU OH ŃMUMŃtère ondulatoire de la lumière.

Les objectifs de ce travail sont:

De comprendre ce qu'est le phénomène d'interférences lumineuses. Déterminer la longueur d·RndH G·un laser.

2- Observation du phénomène d'interférences

Réaliser le montage photographié ci-contre en éclairant la seconde fente d'Young du jeton. Les fentes d'Young sont placées à 10cm environ du laser et l·écran est positionné le plus loin possible des fentes à une distance D>1,50m. Les 3 fentes d'Young qui ont une largeur a=70m sont séparées d'une distance b respectivement égales à 200m,

300m et 500m.

Observer la figure de d'interférences sur O·pŃUMn.

4XHO HVP O·HIIHP GH OM GHX[LqPH IHQPH Vur la figure observée par rapport à la figure

de diffraction observée avec une seule fente? IHV IHQPHV G·KRXQJ VH ŃRPSRUPHQP ŃRPPH deux sources de lumière monochromatiques dont les ondes lumineuses se superposent VXU O·pŃUMQB Remarque: On appelle interfrange "i", la distance qui sépare les milieux de deux franges brillantes ou deux franges sombres consécutives. Reproduire la figure d'interférences observée et la légender avec les termes "tache centrale de diffraction", "taches secondaires", "interfrange", etc..... Comparer la direction de la figure d'interférences à celle des fentes. Comment peut-on mesurer le plus précisément possible O·LQPHUIUMQJH L? Que se passe-t-il lorsque la distance inter-fente b diminue?

Fentes

Thierry CHAUVET Terminale S - Spécialité - Page 2/2 Sciences Physiques au Lycée

3- Détermination de la longueur d'onde d'un laser

Repérer, OHV SRVLPLRQV H[MŃPHV GHV IHQPHV HP GH O·pŃUMQ HP ne plus les modifier. Mesurer précisément la distance D en mètre.

On note:

a, la largeur des fentes d'Young. b, la distance séparant les deux fentes. i, l'interfrange. Réaliser une série de mesures précises de l'interfrange i pour les fentes d'Young de largeur a et séparées d'une largeur b correspondant aux valeurs du tableau ci- dessous.

Fente 1 2 3

a (x10-6m) 70 b (x10-6m) 200 300 500 i (x10-3m) Dans un tableur grapheur (LatisPro), copier les valeurs de i(m) et b(m) puis faire calculer les valeurs de 1 E.

Tracer le graphe i en fonction de 1

E. Reproduire le graphique et cRPPHQPHU O·Mllure du graphe.

Que peut-on dire des grandeurs i et 1

E? On note k le coefficient directeur de la droite obtenue: quelle relation peut-on

écrire entre i, k et 1

E? I·LQPHUIUMQJH i HVP GRQQp SMU O·une des expressions suivantes: L '

EL 2BG

E2 L '

EL 2BG

E Analyser chacune des expressions et retrouver, en justifiant, la bonne expression parmi celles proposées. Modéliser la droite et noter la valeur de k en précisant son unité. En déduire la relation donnant la YMOHXU GH OM ORQJXHXU G·RQGH H[SpULPHQPMOH exp du laser utilisé (l·H[primer en nm). L'incertitude exp sur la valeur de la longueur d'onde expérimentale exp est donnée par la formule:

L൰

2 2

Ą൬E

E൰

2 Calculer l'incertitude sur la valeur de la longueur G·RQGH j SMUPLU GHV YMOHXUV suivantes: i=0,5mm; D=5mm et b=1m. En déduire un encadrement sur la valeur de exp et vérifier que la valeur théorique théo est bien comprise dans cet encadrement.

Conclure.

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