T.P.4 Diffraction
1) Diffraction des ondes à la surface de l'eau
| Caractéristiques : |
Dispositif : |
Fronts d'onde |
Ondes rectilignes |
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obstacle rectiligne |
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fente large |
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fente étroite |
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2) Diffraction de la lumière par une fente
On place des fentes calibrées de largeur comprise entre 0,4 mm et 0,037 mm sur le trajet d'un faisceau laser de longueur d'onde `λ`.
Sur un écran situé à la distance D de la fente diffractante, on observe une figure de diffraction de forme rectiligne (perpendiculaire à la fente diffractante).
ligne
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La figure de diffraction est composée de taches de longueur d, entourant une tache centrale de longueur L = 2 d.
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| fente large |
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| fente étroite |
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L'expérience montre que la largeur L de la tache centrale est :
. . . . . - proportionnelle à la distance D entre la fente et l'écran ;
. . . . . - inversement proportionnelle à la largeur a de la fente diffractante.
A partir des mesures de d faites avec les 7 fentes calibrées de largeur a, on trace le graphe : . . d = f(`D/a`).
Le graphe obtenu est une droite passant par l'origine, dont l'équation peut s'écrire : . . d = k . `D/a`
. . où k est le coefficient directeur de la droite.
. . Remarques :
. . . . . . . 1) La dimension de k est une longueur comme d, D et a.
. . . . . . . 2) L'unité de k est le mètre si les longueurs d, D et a sont exprimées en mètres.
. . Résultats :
. . . . . . . Avec le laser rouge, on obtient : . . k = 6,5 . 10-7 m (valeur moyenne pour l'ensemble de la classe)
. . . . . . . Avec le laser vert, on obtient : . . k = 5,3 . 10-7 m (valeur moyenne pour l'ensemble de la classe)
Le calcul de la valeur de k donne une grandeur de l'ordre de la longueur d'onde `λ` de la lumière émise par la source laser utilisée.
Les écarts relatifs entre k et `λ` sont inférieurs à 3 %.
L'expérience permet donc de valider la relation : . .d = `λ` . D . `1/a`
3) Diffraction de la lumière par un trou circulaire
On obtient des taches de diffraction de forme circulaire (appelées taches d'Airy) quand la lumière est diffractée par un trou circulaire.
