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Interférences en lumière blanche 2

Posté par
hdiallo
30-04-23 à 21:58

Bonjour la famille, veuillez m'aidez svp.
Exercice
On considère le dispositif des trous de Young. La distance entre les sources secondaires est a = 0,80 mm. La distance des sources à l'écran est D = 2,00 m.
1) Etablir l'expression donnant la différence de marche en un point M de l'écran d'abscisse x.
2) Les sources émettent de la lumière blanche composée de toutes les radiations de longueurs d'onde comprises entre 400 nm et 800 nm.
a) Qu'observe-t-on sur l'écran ?
b) On dispose la fente d'un spectroscope parallèlement aux franges à une distance x = 15 mm du milieu de la frange centrale. Quelles sont les longueurs d'onde des radiations éteintes ? Quel est l'aspect du spectre observé dans l'appareil ?

Posté par
hdiallo
re : Interférences en lumière blanche 2 30-04-23 à 22:17

Je suis bloqué au niveau de la question 2.b)
À mon avis je dois passer par la formule des positions des franges noires :
x_k = (k+½)\frac{\lambda D}{a}
Je tire dans cette relation, puis je procède à un encadrement de k, sachant de est compris entre 400 nm et 800 nm. J'obtiens ainsi les valeurs possibles de k dans le domaine visible, ensuite je calcule les longueurs d'onde correspondantes à ces differentes valeurs de k. C'est ça ?

Posté par
vanoise
re : Interférences en lumière blanche 2 01-05-23 à 09:54

Bonjour
Oui : c'est bien la méthode !

Posté par
hdiallo
re : Interférences en lumière blanche 2 01-05-23 à 11:26

Pour encadrer k, je dois utiliser comme valeur de xk la valeur x = 15 mm.
C'est ça ?

Posté par
vanoise
re : Interférences en lumière blanche 2 01-05-23 à 11:32

Oui puisqu'il s'agit d'étudier au spectroscope le spectre de la lumière en x=15mm. Sans le spectroscope, donc à l'oeil nu, on observe à ces distances de la frange centrale assez importantes du blanc d'ordre supérieur. Cela doit être expliqué dans ton cours.

Posté par
hdiallo
re : Interférences en lumière blanche 2 01-05-23 à 11:48

Cela n'a pas été expliqué par notre professeur. Mais heureusement, j'ai parcouru vos fiches de cours, ça m'a beaucoup aidé !

Maintenant on demande, quel est l'aspect du spectre observé dans l'appareil ?
Est-ce les cannelures qu'on observe ? C'est-à-dire une absence de certaines radiations dans le spectre de la lumière blanche.

Posté par
vanoise
re : Interférences en lumière blanche 2 01-05-23 à 14:06

Il faut commencer d'abord par bien comprendre ce que l'on observe sur l'écran à l'œil nu. L'interfrange étant proportionnelle à la longueur d'onde, seule la position x=0 correspond à une frange brillante pour toutes les couleurs : on obtient donc une frange centrale blanche. Les positions des autres franges brillantes et des franges sombres ne sont pas les mêmes pour toutes les longueurs d'onde. On "devine" de part et d'autre de la frange centrale quelques franges claires dans le jaune-vert dans la mesure où la sensibilité de l'œil est la plus grande dans le jaune-vert puis brouillage total : le mélange de couleur est tel que l'œil ne distingue que du blanc uniforme : on parle de blanc d'ordre supérieur dans la mesure où, assez loin de la frange centrale, la valeur absolue de l'ordre d'interférence p=\frac{\delta}{\lambda} est de l'ordre de 5 ou plus pour toutes les longueurs d'onde.
Si on place la fente d'un spectroscope parallèlement à la frange centrale à la distance x de celle-ci, on observe un spectre proche de celui de la lumière banche avec tout de même quelques différences : les radiations pour lesquelles la position de la fente du spectroscope  coïncide avec un milieu de frange noire sont absentes du spectre. Cela se traduit par des raies noires dans le spectre que l'on appelle des cannelures.

Posté par
hdiallo
re : Interférences en lumière blanche 2 01-05-23 à 15:20

C'est cette explication claire qui me manquait. J'ai bien COMPRIS !
Je vais calculer les longueurs d'onde demandées. Je reviens.

Merci bien vanoise !

Posté par
hdiallo
re : Interférences en lumière blanche 2 02-05-23 à 23:40

Encadrement de "k" :

x = (k+½)\frac{\lambda D}{a} \lambda = \frac{2.a.x}{(2k+1)D}

Or 4.10-78.10-7 ;
alors 4.10-7 \frac{2.a.x}{(2k+1)D}8.10-7

0,033333 \frac{1}{2k+1}0,066667

6,9999 k14,5

D'où les valeurs possibles de "k" :
k={7,8,9,10,11,12,13,14}

L'algèbre me pose problème parfois
Je ne sais pas si j'ai bien encadrer "k"

Posté par
vanoise
re : Interférences en lumière blanche 2 03-05-23 à 12:28

Personnellement, je préfère raisonner sur les entiers impairs en faisant intervenir (2k+1). Les longueurs d'onde des cannelures vérifient :

2k+1=\frac{2a.x}{\lambda.D}

Ce qui conduit à :

15\leq2k+1\leq30

Les longueurs d'ondes des radiations manquantes sont ainsi :

\lambda=\frac{2a.x}{\left(2k+1\right)D}

avec : (2k+1)={15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29}, soient huit cannelures dans le spectre. Cela rejoint ce que tu as écrit.

Posté par
hdiallo
re : Interférences en lumière blanche 2 04-05-23 à 02:02

Merci, le calcul des longueurs d'onde correspondant à ces valeurs de k est facile. Merci mon cher vanoise !



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