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les interférences

Posté par
vanilla245555
25-01-23 à 09:48

Bonjour à tous! quelqu'un pourrait m'éclairer pour résoudre cet exercice ? merci d'avance !

Q1) Le point O au centre est une zone sombre ou éclairée ? Justifier.

On cherche à mesurer l'interfrange i et à savoir quels paramètres jouent sur sa valeur.
Q2) Que représente l'interfrange ? (la définir)

En réalisant plusieurs expériences, où l'on fait varier un seul paramètre en laissant les autres identiques, on fait les constatations suivantes :
(a) L'utilisation d'un laser vert (à la place d'un rouge) montre que l'interfrange diminue
(b) Si on éloigne l'écran, l'interfrange augmente
(c) La position du laser S sur l'axe zz' ne modifie pas l'interfrange
(d) Le fait de rapprocher les deux fentes l'une de l'autre fait s'écarter les franges d'interferences sur l'ecran

Q3) Pour chaque constatation (a) à (d), indiquer les relations 1 à 5 qui ne sont pas compatibles avec les résultats expérimentaux en justifiant le raisonnement. En déduire l'expression correcte de l'interfrange.

(1)i=*D/b
(2)i=*D^2
(3)i=D*b/
(4)i=*b/D
(5)=i=*d/b

Données : = 650 ‡ 10 nm
d = 20 ‡1 cm et D = 140 ‡ 2cm

Pour la Q1) j'ai dis que : Les 2 vibrations qui interfèrent en O sont en phase donc il y a des interférences constructives ainsi la frange est brillante

les interférences

Posté par
odbugt1
re : les interférences 25-01-23 à 13:49

Bonjour,

Question 1
Soit S la source lumineuse.
Les trajets S,S1,O et S,S2,O ont la même longueur.
Les ondes lumineuses qui arrivent en O sont en phase.
Elles donnent naissance à des interférences constructives et par suite à une frange brillante en O

Question 2 :
Voir le cours

Question 3 :
On peut d'emblée éliminer la proposition b)
Pourquoi ?

Posté par
odbugt1
re : les interférences 25-01-23 à 14:37

Rectification :

Question 3 :
On peut d'emblée éliminer la proposition 2) e et non b)
Pourquoi ?

Posté par
vanilla245555
re : les interférences 26-01-23 à 08:32

Car dans l'expression 2) "a" n'est pas mis en jeu ?

Posté par
vanilla245555
re : les interférences 26-01-23 à 08:34

Rectification : non pas "a" mais "b" n'est pas mis en jeu
Et je ne comprendrais pas d'où sort le ^2

Posté par
vanilla245555
re : les interférences 26-01-23 à 08:53

du coup pour conclure j'ai dis que
-la 2 on peut d'emblée l'éliminer
-la 5 aussi car la distance S1S2 est "b" et l'interfrange varie en un sens contraire
-la 3 est fausse car quand D augmente, i aussi donc ça varie dans le même sens
-4 est fausse car la position S modifie pas l'interfrange c'est pourquoi i depend de "d"
-1 est correcte car l'interfrange depend de lambda, D et b
c'est correct ?

Posté par
odbugt1
re : les interférences 26-01-23 à 09:07

Il n'est même pas besoin de consulter les constatations (a) , (b), (c), (d) pour affirmer que  la proposition i = λD² est à écarter.
En effet " i " représente une longueur tandis que λD² représente le cube d'une longueur ( donc un volume )
En physique il ne peut y avoir égalité entre deux grandeurs de natures différentes.
Une longueur ne peut pas être égale à un volume.


Constatation (a) :
La longueur d'onde de la radiation verte (entre 520 et 545 nm) est plus petite que celle de la radiation rouge (entre 625 et 740 nm) donc on constate que l'interfrange et la longueur d'onde varient dans le même sens.
Quelle est (ou quelles sont) la ( ou les)  proposition(s) qui ne sont pas cohérentes avec la constatation (a) ?

Posté par
vanilla245555
re : les interférences 26-01-23 à 09:19

c'est la 3?

Posté par
odbugt1
re : les interférences 26-01-23 à 10:34

Pourquoi pas plutôt la 1 , la 4 ou la 5 ?
Conformément à la demande de l'énoncé  il te faut justifier tes affirmations.

Posté par
vanilla245555
re : les interférences 26-01-23 à 10:53

-la 2 est incorrect car "i" est une longueur or D*lambda^2 représente un volume
-la 3 aussi incorrect car la distance S1S2 est "b" et l'interfrange varie en un sens contraire
-la 4 est fausse car (experience b) quand D augmente, i aussi donc ça varie dans le même sens
-5 est fausse car la position S modifie pas l'interfrange (experience c) c'est pourquoi i depend de "d"
-1 est correcte car l'interfrange depend de lambda, D et b

c'est correct comme ca?

Posté par
odbugt1
re : les interférences 26-01-23 à 11:22

Citation :

-la 2 est incorrect car "i" est une longueur or D*lambda^2 représente un volume
  OK

-la 3 aussi incorrect car la distance S1S2 est "b" et l'interfrange varie en un sens contraire
La proposition 3 est en effet fausse, mais ta justification est incorrecte.

-la 4 est fausse car (experience b) quand D augmente, i aussi donc ça varie dans le même sens
La proposition 4 est en effet  fausse, mais ton affirmation est bien trop vague en particulier l'emploi du "ça"

-5 est fausse car la position S modifie pas l'interfrange (experience c) c'est pourquoi i depend de "d"
Disons plutôt que la proposition 5 fait apparaitre une influence de "d" sur la valeur de "i" alors que l'observation "c" contredit cette proposition.

-1 est correcte car l'interfrange depend de lambda, D et b
La proposition 1 est la seule qui n'a pas été éliminée.

Posté par
vanilla245555
re : les interférences 26-01-23 à 11:39

je recommence alors :
-relation 2 : c'est bon
-relation 3 : (experience a) : utilisation d'un laser vert montre que i diminue
-relation 4 : les 2 trous sont rapprochés de l'axe, les franges s'écartent les unes des autres donc relation fausse
-relation 5 : axe zz' ne modifie pas l'interfrange (experience c) donc d n'a pas d'influence sur "i"
-relation 1 correcte car c'est la seule qui n'a pas été éliminé

c'est mieux? (bien sûr je developperais + dans mon cahier)

Posté par
odbugt1
re : les interférences 26-01-23 à 15:01

Je propose :

Constatation (a) :
La longueur d'onde "λ"  et l'interfrange "i" varient dans le même sens
Donc la proposition (3) : i = D*b/λ  ne convient pas.

Constatation (b) :
Si on éloigne l'écran, l'interfrange augmente c'est à dire que  si D augmente i augmente aussi
Donc la proposition (4) : i = λ*b/D ne convient pas.

Constatation (c) :
La position du laser S sur l'axe zz' ne modifie pas l'interfrange c'est à dire que "i" ne dépend pas de "d"
Donc la proposition (5)  i= λ*d/b ne convient pas.

Constatation (d) :
Rapprocher les fentes l'une de l'autre fait s'écarter les franges donc si "b" diminue alors "i" augmente.
La proposition (4)  i= λ*b/D ne convient pas.

Conclusion :
Il reste deux propositions (1) et (2)
La proposition (2)   i=  λ*D²  ne convient pas car une longueur ne peut pas être égale à un volume.
La proposition (1)    i=  λ*D/b  est compatible avec toutes les observations.

Posté par
vanilla245555
re : les interférences 27-01-23 à 13:07

parfait j'ai bien compris alors!
je peux vous demander de m'aider pour la suite de l'exercice svp?

Voici la figure que l'on observe : (cf image)
échelle : 5cm

5.Déterminer i avec le plus de précision possible puis en déduire la valeur de b.

6.L'incertitude-type sur la mesure de i est estimée à 1mm
Déterminer l'incertitude type de b sachant que u(b)=b*(U(i)/i)^2+(U(D)/D)^2+(U()/)^2
Exprimer b en m avec son incertitude.

7.La position d'un point M sur l'écran est repérée par sa distance y au point O. La différence de marche d s'écrit alors, pour un point M: =b*y/D

Qu'observe-t-on sur l'écran au point P distant de O de yM = 9,1 mm ? Justifier la réponse.

pour la 5) je calcule i avec la formule lambda*D/b?

les interférences

Posté par
odbugt1
re : les interférences 27-01-23 à 17:46

Citation :
pour la 5) je calcule i avec la formule lambda*D/b?

Non, tu mesures " i " sur la figure observée sur l'écran en tenant compte de l'échelle qui t'es fournie.
Ensuite tu calcules "b" à partir de la relation i = λ*D /b

Posté par
vanilla245555
re : les interférences 28-01-23 à 12:21

oui je voulais dire "b" autant pour moi!

donc par exemple je mesure tous les points a partir du milieu de la première frange jusqu'au milieu de la dernière frange et je divise par le nombre de bande qu'il y a ? ou il y a une manière plus simple?

en l'occurence ici avec l'échelle ça me fait 6,5cm et divisé par 10?

Posté par
odbugt1
re : les interférences 28-01-23 à 16:24

Question 5 :
La méthode que tu décris est correcte.
Je ne peux pas vérifier tes mesures puisque je ne dispose pas de l'original sur papier de la figure d'interférence.

En admettant que tes mesures soient exactes on aurait
                                                      i = 0,65cm
Il te reste à calculer la valeur de "b" sans oublier d'attribuer une unité au résultat.

Posté par
vanilla245555
re : les interférences 29-01-23 à 00:18

et du coup pour calculer b je fais
i=*D/b
<=> b=i/*D ?

Posté par
odbugt1
re : les interférences 29-01-23 à 11:05

Ne serait ce pas plutôt :


i =  \dfrac{ \lambda D}{b} \\
 \\ i*b =  \lambda *D\\
 \\ b =  \dfrac{ \lambda D}{i}

Posté par Profil cwetcode13re : les interférences 29-01-23 à 15:43

donc je trouve i=0,65m
b=6,5*10^-7*1,4/0,0065= 1,4*10^-4 mètres
cela est juste?

Posté par
odbugt1
re : les interférences 29-01-23 à 17:23

Bonjour cwetcode13
J'attends une réponse de vanilla245555

Posté par
vanilla245555
re : les interférences 30-01-23 à 12:06

J'ai trouvé la même chose!

Posté par
odbugt1
re : les interférences 30-01-23 à 13:46

Et ...  moi aussi !

Posté par
vanilla245555
re : les interférences 31-01-23 à 11:30

parfait!
ensuite pour la question 6, pour l'incertitude-type j'ai trouvé u(b)=21,5m
mais je ne suis pas sur

Posté par
odbugt1
re : les interférences 31-01-23 à 15:25

J'ai obtenu 21,7m

Posté par
vanilla245555
re : les interférences 31-01-23 à 19:03

c'est bien :  
u(b)=140*((1000/6500)^2+(2000/1,4*10^-4)^2+(1000/200000)^2)
qu'il faut faire ?

Posté par
odbugt1
re : les interférences 31-01-23 à 20:07

Ci dessous le détail de mon calcul, je te laisse le soin de le vérifier.
Je choisis d'exprimer toutes les données en mètres :

b = 1,4*10-4 m

i = 0,65 cm =0,65.10-2 m = 6,5.10-3m
U(i) = 1mm = 1.10-3m
(U(i) / i)² = (1.10-3 / 6,5.10-3m)² = 4/169

D = 1,40m
U(D) = 2cm =0,02m
(U(D) / D)² = (0,02 / 1,40)² = 1/4900

λ = 650nm = 650.10-9m = 6,5.10-7 m
U(λ) = 10nm = 1.10-8m
(U(λ)/λ)² = (1.10-8 / 6,5.10-7)² = 1/4225

(4/169) + (1/4900) + (1/4225) = 3993 / 165620 ≈ 0,0241
0,0241 ≈ 0,155

U(b) ≈ 1,4.10-4 * 0,155 ≈  2,17.10-5m
U(b) ≈ 21,7µm



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