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Interférences.
L'expérience suivante est réalisée avec un laser He-Ne émettant une
radiation de longueur d'onde l
=
633 nm. Le dispositif comprend une plaque percée de deux fentes fines
distantes de a = 500 µm.
Cette plaque est disposée à une distance d = 20,0 cm du laser. On
observe le phénomène sur un écran parallèle à la plaque et situé à une
distance D = 4,0 m de celle-ci. Les deux fentes sont à égales distance
de la source. L'axe Ox est l'axe de symétrie du système.
A)
Le phénomène observé est le phénomène d'interférences des ondes
lumineuses. Vrai.
B)
L'observation
reste identique si on remplace le laser par une source de lumière
blanche. Faux.
La lumière
blanche étant
polychromatique, chaque radiation donne son propre système
d'interférences qui vont se superposer.
C) On observe une frange sombre au point O. Faux.
La frange
centrale est
brillante, la différence de marche étant nulle.
D)
Si on déplace
la source lumineuse le long de l'axe Ox, l'interfrange conserve la même
valeur qu'auparavant soit 5,1 µm. Faux.
i = lD/a
=633 10-9 *4 / (500 10-6)
=5,1 10-3 m.
E) Si on utilise un laser émettant une
radiation
verte quasi-chromatique, l'interfrange a une valeur inférieure à celle
obtenu avec la radiation du laser He-Ne. Vrai.
La longueur
du vert est
inférieure à 633 nm et l'interfrange est proportionnel à la longueur
d'onde.
Interférences
lumineuses.
Une expérience d'interférences est réalisées entre deux fentes très
fines parallèles, F1 et F2,
déparées par une
distance "a" éclairées par un faisceau laser émettant une radiation de
longueur d'onde l
= 630 nm.
On observe des franges brillantes sur un écran placé à la distance d =
2,0 m des fentes.
A) Ce dispositif est appelé " fentes d'Young". Vrai.
B) Au point M, milieu d'une frange brillante, la différence de marche
entre les deux ondes lumineuses, issues respectivement de F1
et F2, est un nombre entier pair de
demi-longueur d'onde.
Vrai.
C) Le phénomène d'interférences ne se
produit
qu'avec des ondes lumineuses. Faux.
D)
Si les
radiations lumineuses, qui interfèrent en un point M donné, sont en
opposition de phase, l'intensité lumineuse en M est minimale. Vrai.
L'intensité
lumineuse est
nulle ( c'est à dire minimale ) en M, les interférences étant
destructives.
E) On augmente la distance entre les deux fentes jusqu'à la
valeur a = 2,0 cm. l'interfrange augmente. Faux.
i = l D / a, si "a" augmente,
l'interfrange i
diminue.
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Principe de la
mesure d'un compact disque.
La surface d'un disque compact (CD) comporte une piste plane avec des
alvéoles. La piste est donc constituée d'une succession de creux et de
plats. Le signal laser forme, sur le disque, une tache de diffraction
qui peut recouvrir à la fois un creux et un plat comme cela est
illustré sur le schéma cidessous. Pour simplifier, le faisceau a été
représenté parallèle. La partie du faisceau laser réfléchie au niveau
d'un plat (1) et celle réfléchie au niveau d'un creux (2) arrivent au
capteur avec un déphasage : il se produit des interférences entre (1)
et (2). Le principe du codage est le suivant : si le faisceau atteint
deux zones planes successivement ou deux zones creuses, le nombre
binaire correspondant est un 0. Par contre si le signal passe d'un plat
à un creux ou d'un creux à un plat, le nombre binaire associé est 1. La
longueur d'onde du laser est, dans le milieu de propagation
(polycarbonate), de l = 500
nm et la profondeur d'un creux est égale à 0,25 l. Le schéma ci-dessous illustre
le codage de l'information en fonction de la succession de plats et de
creux ainsi que la réflexion du signal à une date donnée.
a) a = c = d = 1. Faux.
a = 0 : le faisceau atteint deux zones planes
successivement ; b = 1 : le signal passe d'un plat à un creux ; c = d =
0 : le faisceau
atteint deux zones creuses successivement.
b) b = 0. Faux.
c) La différence de marche entre 1 et 2 est de 125 nm.Faux.
La différence de marche
entre 1 et 2 est de 0,5 longueur d'onde ( tenir compte de l'aller et du
retour ) soit 250 nm.
d) Les signaux 1 et 2 interfèrent de manière destructive. Vrai.
La différence de marche
entre 1 et 2 est un multiple impair de la demi-longueur d'onde.
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