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Interférences.

Posté par
RainboWolf
25-11-13 à 20:32

Bonjour les gens ! Voilà, j'ai une correction d'exercice à faire. J'ai déjà commencé, mais je bloque vers la fin !
Voici l'énoncé:

La lumière issue d'une fente source horizontale S éclaire un plan vertical P portant 2 fentes très fines S1 et S2 horizontales et distantes de 3 mm. S1 et S2 sont équidistantes de S. Sur un écran E placé à 3 mètres du plan des fentes S1 et S2 , on observe des franges d'interferences.

1) Faire un schéma du dispositif.

2) Quelle est la direction des franges observées ?

3) Entre la 10ème frange brillante située au dessus de la frange centrale et la 10ème frange brillante située au dessous de la frange centrale, on mesure 11,8 mm. Quelle est la longueur d'ondes de la lumière monochromatique utilisée? Quelle est sa fréquence?

4) On remplace la source monochromatique précédente par une source qui émet 2 longueurs d'onde: 467 nm et 700nm. Chacune de ces longueurs d'onde donne son système de franges. Que voit-on au centre de la figure d'interférences?pourquoi? A quelle distance minimale de la frange centrale pourra-t-on observer la superposition des franges brillantes des deux radiations ?

5)La lampe utilisée est maintenant une lampe à halogène qui émet une lumière blanche dont la composition spectrale est proche de celle qu'émet le Soleil. Que peut-on observer au centre de l'écran ?

J'ai fini la 1), la 2) et la 3).

Pour la 4), j'ai commencé par dire qu'il y avait une tâche de couleur magenta car les deux longueurs d'ondes se superposent. Et 467nm correspond à du bleu environ, et, 700nm correspond environ au rouge. La couleur complémentaire est donc magenta. Par contre, je ne comprend pas vraiment comment faire la suite. :/

Pour la 5), j'ai expliqué que l'on pouvait observer une irisation comme pour le spectre du Soleil mais ma prof m'a mis HS, donc je ne comprend pas !

Voilà, merci aux gens qui me viendront en aide.

Posté par
Coll Moderateur
re : Interférences. 26-11-13 à 07:57

Bonjour,

J'aimerais lire tes réponses aux questions 1, 2 et 3

Pour la réponse à la question 4,
je te propose de travailler avec cette simulation (même si ce ne sont pas les mêmes longueurs d'onde) :

Pour la réponse à la question 5,
avec cette autre simulation (attention, à toi de bien choisir I0 = 0 ou I0 = 1) :

Posté par
RainboWolf
re : Interférences. 26-11-13 à 16:14

Bonjour !

Je vais travailler avec les simulations que tu m'as fourni juste après, merci ! (:
Je te communiquerai les résultats dès que possible et je te donne mes réponses pour la 1,2 et 3:

1) C'est un schéma, ce n'est peut être pas si intéressant que cela de le montrer. Le veux-tu quand même ? (Si oui, j'essaierai de faire un truc pas trop moche xD).

2) La direction des franges sera horizontales car la source est horizontale et n'est pas ponctuelle (auquel cas, les franges seraient verticales).

3) On aura au total 20 franges pour 11.8mm. On peut appliquer la formule de l'inter frange:

i= 11.8/20 ~ 0.59mm. (Ou 0.6 pour les chiffres significatifs)

On sait également que:
i= D/a1-a2

On peut alors trouver :
= i*ai-a2/D
Ce qui donne:

= 5.9.10-4*3.10-3/3 = 5.9.10-7mètres. Soit 590.10-9m.

La longueur d'onde de la lumière monochromatique est donc de 590nm.

Pour calculer la fréquence, on utilise d'abord c=/T
En remplaçant, on obtient f=c/ d'où
-> f= 3.00.108/590.10-9= 5.08.1014Hz

Voilà !

Posté par
RainboWolf
re : Interférences. 26-11-13 à 16:30

Désolée du double post, mais je viens de me rendre compte que les simulations ne fonctionnaient pas sur mon PC. :/
C'est Java qui est bloqué en fait. J'ai essayé de le désinstaller/réinstaller, rien n'y fait !

Un autre moyen pour visionner les simu' ? D:

Posté par
Coll Moderateur
re : Interférences. 26-11-13 à 17:52

1) OK

2) Les franges seront horizontales parce que les deux sources S1 et S2 sont situées l'une au-dessus de l'autre.
Si ces sources étaient ponctuelles, les franges apparaîtraient comme des branches d'hyperboles à tangentes horizontales au centre de la figure. De remplacer les sources ponctuelles par des fentes ne modifie pas l'orientation des franges mais augmente considérablement leur luminosité.
Attention : on ne te demandait pas ce commentaire sur les sources ponctuelles. Il est dangereux d'ajouter un commentaire faux...

3) D'accord = 590 nm ce qui correspond à une fréquence d'environ 5,08.1014 Hz ou 508 THz
____________

Je ne connais pas, même s'il en existe certainement, d'autres animations sur cette expérience.

4) Il te faut calculer les interfranges correspondant aux deux couleurs et chercher où on retrouve le premier maximum commun (en dehors de la frange centrale).

Posté par
RainboWolf
re : Interférences. 26-11-13 à 18:39

Merci pour la correction à la 2 ! En effet, j'ai mieux compris maintenant, j'étais dans l'erreur totale. x)

Pour la 4, j'ai fais:

ibleu= (467.10-9*3)/3.10-3
est égal à 4.67.10-4mm, c'est-à-dire 467µm.

Et irouge= (700.10-9*3)/3.10-3
est égal à 7.10-4mm, soit 700µm.

C'est cela ?   Par contre, je suis désolée, mais je n'ai pas compris ce que tu voulais dire par "premier maximum commun" !

Posté par
Coll Moderateur
re : Interférences. 26-11-13 à 18:44

C'est bon.

Puisque l'interfrange pour les rayons bleus est de 467 µm on va trouver des maxima (des franges brillantes) pour
0 µm, 467 µm, 934 µm...

De même pour les franges brillantes rouges

Où, pour la première fois, y aura-t-il superposition d'une frange brillante rouge et d'une bleue ?

Posté par
RainboWolf
re : Interférences. 26-11-13 à 20:40

Merci ! Alors, j'ai bien compris là où tu veux en venir. Néanmoins, je ne parviens pas à trouver un multiple commun ! :/
Ou alors, ce n'est pas exacte.

Par exemple, j'ai trouvé 467*6 = 2802.
Et 700*4 = 2800.

C'est presque la même chose, maaaais pas encore tout à fait. x) De plus, le multiple n'est pas commun.
Après, ça continue encore longtemps comme ça, alors je ne comprend pas !

Posté par
Coll Moderateur
re : Interférences. 26-11-13 à 21:09

Tu multiplies par 6 et par 4

Tu devrais voir qu'il y a donc un plus petit multiple commun (PPMC, oh là là... classe de troisième, j'ai oublié...)
En multipliant par 3 et par 2

3 467 = 1 401 µm
2 700 = 1 400 µm

"Pas la même chose"

Quelles sont les incertitudes sur les valeurs de 3 mm, de 3 m, de 467 µm, de 700 µm ?

Tu es ici dans un exercice de physique, où l'on peut imaginer des mesures réelles, avec toutes leurs difficultés.
Tu n'es pas dans un exercice de mathématiques.

Posté par
RainboWolf
re : Interférences. 02-12-13 à 19:27

Oh làlà ! Je me sens assez minable pour ma réponse. :')
Effectivement, c'est mieux de multiplier par 3 et 2. Je te remercie !

Ensuite, oui, j'étais un peu trop sur les maths ! Il y a bien sûr les erreurs de mesures, le matériel etc. comme incertitudes. De ce fait, il est normal d'avoir un petit écart !

Et la distance minimale sera donc 2 ?

Posté par
RainboWolf
re : Interférences. 02-12-13 à 20:24

*Pas la distance minimale, mais le PPMC.

Posté par
zazoune128
re : Interférences. 16-11-15 à 20:13

bonjour   j'ai exactement le même exercice à faire en DM. J'ai compris (grâce à vous) les questions 1 à 4 mais je n'ai pas vu/trouvé de correction pour les questions 5 et 6.. pouvez vous m'aider s'il vous plait ?

Posté par
zazoune128
re : Interférences. 16-11-15 à 20:15

5)La lampe utilisée est maintenant une lampe à halogène qui émet une lumière blanche dont la composition spectrale est proche de celle qu'émet le Soleil. Que peut-on observer au centre de l'écran ?
6) qu'observe t-on à 1,0 cm de la frange centrale ?
voilà ^^ merci



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