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Niveau terminale
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Exercice Terminale S : Couche antireflet

Posté par
Laspiro
29-10-12 à 11:43

On utilise un LASER de longeur d'onde dans le vide 0 = 650 nm pour éclairer l'intérieur d'une cuve dont les parois sont en verre d'indice N = 1,5. Pour éviter les réflexions du faisceau laser sur la face d'entrée du dispositif, on désire la couvrir d'une couche antireflet.
L'objectif de cet exercice est de déterminer l'indice de réfraction n et l'épaiseur e de la couche transparente à appliquer sur le verre pour annuler la réflexion de la lumière du laser en incidence normale. Pour plus de lisibilité, les rayons ont été représentés légèrement inclinés par rapport à la normale sur la figure donnée.

1) Pour supprimer le reflet, comment doivent interférer les rayons 1 et 2 ?
2) A quelle condition l'amplitude de l'onde résultante sera-t-elle nulle ?
3) On admet que cette condition est vérifiée lorsque n = N. Déterminer alors la valeur de l'indice de réfraction n de la couche antireflet.

En optique, le chemin optique est une grandeur définie comme le produit de la distance parcourue par la lumière multipliée par l'indice de réfraction n du milieu. La différence de marche est alors définie comme la différence des chemins optiques.

4) Déterminer - en incidence normale - la différence de marche entre les rayons 1 et 2.
5) En déduire la plus petite valeur e de l'épaisseur de la couche antireflet.
   Quelles sont les autres épaisseurs autorisées ?

Voilà j'ai besoin d'aide pour cet exercice. Merci

Exercice Terminale S : Couche antireflet

Posté par
prbebo
couche anti-reflet 29-10-12 à 12:23

1)  Bonjour aussi...

2)  As-tu une solution a proposer ?

Prbebo.

Posté par
prbebo
couche anti-reflet 29-10-12 à 12:34

Petite precision pour eclairer mon message ci-dessus :

Puisque tu es nouveau sur ce forum, lis attentivement la foire aux questions (clique sur ce lien   [lien]) qui en presente les regles, notamment la question Q001 et sa reponse.

Maintenant, concernant ton probleme, as-tu vu en cours la relation entre la difference de marche et la longueur d'onde , pour obtenir des interferences constructives (franges lumineuses brillantes), puis destructives (franges sombres) ?

Prbebo.

Posté par
Laspiro
re : Exercice Terminale S : Couche antireflet 29-10-12 à 12:45

oui j'ai vu

interférences constructives = k
interférences destructives = (k+1/2)

Posté par
prbebo
couche anti-reflet 29-10-12 à 13:09

Dans ce cas, ou est le probleme ? Appelons I1 le point d'impact du rayon 1 sur la couche antireflet ; pour se retrouver a la meme position, le rayon 2 doit penetrer dans cette couche, se reflechir sur le verre et revenir sur lui-meme pour repasser en I1 : par rapport au rayon 1, le rayon 2 parcourt donc le chemin geometrique supplementaire 2e , sa difference de marche est donc = 2ne.

La reponse a la question 1 est : interferences destructrices puisqu'on veut supprimer le reflet de la lumiere sur le verre. Cela veut dire que les amplitudes des vibrations correspondant aux rayons 1 et 2 doivent se retrancher.

La reponse a la question 2 est evidemment que ces deux amplitudes soient les memes, pour que la soustraction soit totale (pas de lumiere relechie). La demonstration de la relation n = N est hors de portee d'un eleve de terminale car elle fait appel a des notions de physique qui ne sont pas de ce programme. On admet donc la relation n = N. N etant donne, le calcul de n nest pas trop dur.

L'indice n etanmt maintenant connu, on applique la relation que tu as donnee pour les interferences destructives : pour k = 0, on obtient = /2 = 2ne, ce qui donne e = /4n. C'est la plus petite valeur permise pour e. Les autres valeurs sont bien sur donnees par 2ne = (k + 1/2).

A toi de faire les applications numeriques.

Est-ce que c'est plus clair maintenant ?

Prbebo.

Posté par
Laspiro
re : Exercice Terminale S : Couche antireflet 29-10-12 à 13:14

Ah oui d'accord je voyais pas ça comme ça, je pense y arriver maintenant, merci beaucoup de votre aide !

Posté par
prbebo
couche anti-reflet 29-10-12 à 13:19

A ta disposition si tu as besoin d'aide pour d'autres exercices

Posté par
Elodie
re : Exercice Terminale S : Couche antireflet 15-03-15 à 22:47

Bonsoir,
J'ai 2 formules pour la difference de marche:

2ne
e(n-1)

Pourriez vous me dire dans quel cas les utiliser svp? (Je suis niveau terminale)

Je sais que e(n-1) s'utilise lorsqu'on a une lame à face parallèle au niveau de l'une des 2fentes, lors des fentes de Young.
Mais dans les autres situations je ne sais jamais quelle formule utiliser.
Pourriez vous donc me faire une liste des situations pour chacune des 2 formules svp?

Je vous remercie d'avance pour votre aide.
Bonne soiree a vous

Posté par
Elodie
re : Exercice Terminale S : Couche antireflet 15-03-15 à 23:02

Peut on également dire cela:

"2ne " est utilisé lorsque le trajet lumineux fait un allé retour dans la surface d'épaisseur e Et que ce Meme trajet resort du Meme Côté qu'il est rentré.

" e(n-1) s'utilise lorsque le trajet lumineux traverse complètement la surface d'épaisseur e Ét resort de l'autre côté ?

Posté par
prbebo
Exercice Terminale S : Couche antireflet 15-03-15 à 23:15

Bonsoir Elodie,

pour faire court, car il devient très tard :

la relation e(n-1) s'applique lorsqu'on fait des interférences avec deux fentes (Young par exemple, mais il existe d'autres dispositifs analogues) : dans ce cas, l'onde lumineuse qui passe par l'une des fentes parcourt le trajet à la vitesse c (300 000 km/s), alors que celle qui passe par celle devant laquelle on a placé une lame d'épaisseur e et d'indice n est retardée (puisque la vitesse dans le milieu d'indice n est v = c/n). Il s'ensuit une différence de distance parcourue qui s'écrit e(n-1).

La relation 2ne s'applique lorsque qu'il n'y a qu'une seule onde (donc pas de système à deux fentes), mais qui peut parcourir deux trajets différents : exemple, une onde qui se réfléchit sur la face supérieure d'une lame à faces parallèles, et aussi sur la face inférieure après avoir pénétré dedans : si l'épaisseur de la lame est e et son indice n , la différence de parcours est 2e.n.

Je n'ai pas le temps de développer plus, on reprendra ça demain.

Bonne soirée,  B.B.

Posté par
Elodie
re : Exercice Terminale S : Couche antireflet 15-03-15 à 23:51

D'accord pas de soucis, en tout cas merci beaucoup d'avoir répondu si rapidement ! C'est vraiment gentil de votre part!

Je n'avais pas fais la nuance sur le fait qu'il n'y avait, en effet, qu'une seule onde lumineuse pour 2ne et 2 ondes differentes pour e(n-1).
Sinon mon raisonnement a propos de mon 2ème message posté est-il correct svp?

Posté par
prbebo
Exercice Terminale S : Couche antireflet 16-03-15 à 21:53

Bonsoir Elodie,

"merci beaucoup d'avoir répondu si rapidement " : en effet, tu as beaucoup de chance que je sois encore à l'écoute, un dimanche à 23h, pour répondre à une question sur un exercice posé il y a deux ans... Ce soir ce "miracle" ne se renouvellera pas, car demain j'ai une journée qui va commencer très tôt. Alors je te réponds brièvement : à tes questions posées dans ton post du 15 à 23h02, je te réponds oui : on peut voir ça comme ça, "2ne" pour une onde qui revient en arrière et "e(n-1)" pour une onde qui traverse le milieu d'épaisseur n. Pour une élève de terminale, savoir cela est déjà bien.

Cependant, en tant que prof de physique je n'aime pas trop cette manière d'enfermer la physique dans des formules apprises par coeur. Je te promets donc de te répondre plus longuement demain sur ces problèmes de différence de marche, et d'où viennent ces "formules". Tu verras, ce n'est finalement pas très difficile.

Pour la petite histoire : vendredi prochain 20 mars, il y a une éclipse de soleil, pas totale mais tout de même, le soleil occulté à 85% vers 10h30. Je suis sollicité pour animer des visites d'élèves de collèges à l'observatoire de Lille (ben oui, c'est là que j'habite). Il y a un briefing demain pour organiser ces visites, d'où mon emploi du temps un peu serré ; mais je te promet de te répondre dès que j'ai du temps libre.

Bonne fin de journée et à demain.  BB.

Posté par
Elodie
re : Exercice Terminale S : Couche antireflet 16-03-15 à 22:18

D'accord merci beaucoup. J'ai eu les réponses que je voulais c'est vraiment parfait j'ai bien tout compris maintenant, grace a vous.
Merci d'avoir pris le temps de me repondre.
Je vous souhaites une agréable soiree.



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