TP Rappels : diffraction et interférences - pontonniers

TP Rappels : diffraction et interférences
I.
Diffraction de la lumière LASER
Rappel : Lorsqu’on envoie un rayon laser sur un fil très fin, la lumière subit une diffraction. On observe
sur l’écran une figure de diffraction
e
2 D
où a est la largeur de la fente.
e
Remarque : une fente de largeur e se comporterait exactement comme un fil d’épaisseur e.
La largeur de la tache centrale est donnée par la relation : L 
Manipulation :
Faire le montage qui permet de mettre le phénomène en évidence, en utilisant une fente simple de
largeur e connue. Choisir judicieusement e et D pour effectuer une mesure de L la plus précise possible.
Retrouver à partir des mesures l’ordre de grandeur de la longueur d’onde du Laser utilisé.
II.
Interférences
Rappel :
 La superposition de deux ondes mono ou polychromatiques cohérentes crée des interférences dont
on peut mesurer l’interfrange.
Des interférences sont observables lorsque 2 sources cohérentes émettent des ondes dans les
mêmes directions.




On appelle différence de marche au point M la différence
δ = S2M – S1M = d2 – d1
d1 étant la distance parcourue par l’onde de la source S1 jusqu’au point M
d2 étant la distance parcourue par l’onde de la source S2 jusqu’au point M
Pour que l’interférence des deux ondes soit constructive : δ = k.λ
Pour que l’interférence des deux ondes soit destructive : δ = (2k+1).λ/2
où k est un nombre entier positif ou négatif
Une frange brillante correspond à des interférences constructives
Une frange sombre correspond à des interférences destructives
On obtient des interférences avec de la lumière monochromatique en utilisant le dispositif des
fentes d’Young, constitué de 2 fentes de mêmes largeur e, séparées de l’écart a.
La figure d’interférences se superpose à la figure
de diffraction : la succession de franges brillantes
ou sombres se voient dans les taches de
diffraction :

On appelle interfrange la distance entre 2 franges consécutives de même nature.
Pour déterminer l’interfrange, on mesure :
- La distance entre les centres de 2 franges brillantes
consécutives
ou
- La distance entre les centres de 2 franges sombres consécutives

L’expression de l’interfrange est donnée par : i 
D
a
où a est l’écart entre les deux fentes.
Manipulation :
Faire le montage qui permet de mettre le phénomène en évidence, en utilisant le dispositif de fentes
d’Young. Choisir judicieusement a, e et D pour effectuer une mesure de i la plus précise possible.
Retrouver à partir des mesures l’ordre de grandeur de la longueur d’onde du Laser utilisé.
Utiliser la WebCam pour faire une photo de la figure obtenue.
Utiliser le logiciel SalsaJ pour déterminer L.
Utiliser la WebCam pour faire une photo de la figure obtenue
-
Brancher la webCam à un port USB de l’ordinateur
Tracer un trait de longueur connu qui servira d’étalon, parallèlement à la figure de diffraction
Installer la webCam de façon à ce que l’axe de visée soit bien perpendiculaire à la figure de
diffraction
dans le fichier « logiciels physique », sélectionner « webcam »
Dans la fenêtre qui s’ouvre apparaît l’acquisition de la webcam
Ajuster la position de la webcam pour optimiser la taille de l’image de la figure
Régler la netteté de l’image en ajustant l’objectif de la webcam
Choisir la taille de l’image
Prendre une photo en cliquant sur l’icône « appareil photo »
Noter le nom du fichier et le fichier où on le trouve
(ex : ordinateur/arnold/MesImages/CamSuiteCapture/PWP-000??.jpg)
Utiliser le logiciel SalsaJ pour déterminer une longueur
-
Lancer le logiciel de traitement d’image SalsaJ et ouvrir l’image du spectre de Jupiter disponible sur
le site.
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Cliquer sur l’outil de sélection rectiligne
En effectuant un cliquer-glisser, tracer un trait horizontal avec précision sur le trait étalon
photographié.
Choisir « Analyse » puis « Indiquer l’échelle », cocher la case « Global » et compléter « distance
réelle » en indiquant la longuer réelle dy trait en cm.
Choisir cm pour « unité ». Cette étape permet de définir l’échelle du document (correspondance
entre les pixels et le centimètre).
Désormais, la longueur du trait qui s’affiche lorsqu’on utilise l’outil sélection rectiligne (W) est
indiquée en cm.
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