Etude optique

par **Emmilia** » 30 Oct 2007, 09:58

Bonjour à tous et toutes ^^
J'ai un léger problème sur mon devoir de physique et je n'arrive pas à débuter >< Tout d'abord, j'ai beau chercher ce que signifie longueur d'onde de la lumière sur internet, je ne comprends pas ><
Voici le début du long devoir ^^

Le faisceau lumineux d'un pointeur laser, qui en sort, lorsqu'il est dirigé en direction d'un écran, donne un point d'impact rouge.
On veut trouver La longueur d'onde alpha0 de La lumière émise par le pointeur optique. Un fil de pêche de diamètre a est mis verticalement.

1) On propose quatre expressions pour la Largeur L de la tache centrale:
a- L=2alphaD/a
b- L=2aD/alpha
c- L=2D²/(alpha².a)
d- L= 2alpha.a²/D²
et on réalise trois experiences.

a) Montrer l'équation c- est impossible.

Mes réponses:
1) Le phénomène observé se nomme "diffraction de la lumière".

2a) Je n'ai pas du tout compris comment faire..Pour moi je ne vois pas pourquoi c- est impossible

Merci d'avance à tous ceux qui essaieront de m'aider..

par **Dominique Lefebvre** » 30 Oct 2007, 10:33

Voyons d'abord la longueur d'onde. Lorsqu'on parle de longueur d'onde de la lumière, on fait référence à son aspect ondulatoire.

On peut imaginer (en simplifiant beaucoup) la lumière comme une onde sinusoïdale. Comme toute onde sinusoïdale, elle possède une période temporelle, qui est la durée nécessaire pour répeter le motif de la sinusoïde. c'est que l'on appelle simplement la période T et qui définit aussi la fréquence (1/T).
Mais elle est aussi caractérisée par sa période spatiale, qui est la longeur d'onde (notée lambda). c'est la distance nécessaire pour que le motif de l'onde se répéte.
Trace une sinusoïde, tu comprendras mieux ...

par **Emmilia** » 30 Oct 2007, 10:35

Ah oui d'accord merci je comprend mieux ^^
Donc rien à voir avec un TP que j'ai fait sur le cheveux et la diffraction de la lumière?..cela formait des taches sur l'écran et on mesurait ainsi le diamètre du cheveu ^^ parce que je m'aidais de ça vu que j'ai énormément de mal ><

par **Dominique Lefebvre** » 30 Oct 2007, 10:41

Emmilia a écrit:Un pointeur optique à laser a la forme et la taille d'un gros stylo. Le faisceau lumineux, qui en sort, lorsqu'il est dirigé en direction d'un tableau, donne un point d'impact rouge très lumineux et de petites dimensions.
On veut retrouver expérimentalement L'ordre de grandeur de La longueur d'onde alpha0 de La lumière émise par le pointeur optique à laser, sachant que la longueur d'onde indiquée dans la fiche technique est comprise entre 660 et 700 nm. On utilise le montage suivant: un fil de pêche vertical, de diamètre a très petit, est disposé verticalement.

1) Donner le nom du phénomène observé. Dessiner ce que l'on observe sur L'écran.

2) On propose quatre expressions pour la Largeur L de la tache centrale:
a- L=2alphaD/a
b- L=2aD/alpha
c- L=2D²/(alpha.a)
d- L= 2alpha.a/D
et on réalise trois experiences.
Tableau: [url="http://img139.imageshack.us/my.php?image=tableaupcdq7.jpg"]http://img139.imageshack.us/my.php?image=tableaupcdq7.jpg[/url]

a) Sachant que la longueur L de la tache centrale s'exprime en m, montrer à l'aide des différentes unités que la proposition c- n'est pas possible.

Mes réponses:
1) Le phénomène observé se nomme "diffraction de la lumière".

2a) Je n'ai pas du tout compris comment faire..Pour moi je ne vois pas pourquoi c- est impossible

Merci d'avance à tous ceux qui essaieront de m'aider..

OK pour la diffraction.

En 2.a on te demande de faire une analyse dimensionnelle, exercice très courant chez les physiciens, pour contrôler nos erreurs!
Dans cette formule, L=2D²/(alpha.a) D est exprimé en mètre, alpha est aussi en mètre et a également.
Je vais poser mon équation aux dimensions: c'est très simple
2D²/(alpha.a) devient 2*[L]*[L]/[L]*[L] le [L] indique que j'ai affaire à une longueur en m. Si je simplifie, j'observe qu'il ne reste que le 2, nombre sans dimension. Ce qui signifierait que L serait sans dimension. Or c'est faux puisque L en une longueur exprimée en mètres. La formule est donc fausse...

par **Dominique Lefebvre** » 30 Oct 2007, 10:45

Emmilia a écrit:Ah oui d'accord merci je comprend mieux ^^
Donc rien à voir avec un TP que j'ai fait sur le cheveux et la diffraction de la lumière?..cela formait des taches sur l'écran et on mesurait ainsi le diamètre du cheveu ^^ parce que je m'aidais de ça vu que j'ai énormément de mal ><

Si, cela peut avoir un rapport... On peut mesurer la longueur d'onde à l'aide d'une expérience de diffraction, par un cheveux par exemple...

par **Emmilia** » 30 Oct 2007, 10:50

Ah d'accord j'ai compris! =) Merci énormément pour ton aide je vais pouvoir continuer mon devoir :we:

Seulement L n'est jamais la même longueur sur l'équation..si? Peut-on quand même les simplifier?

par **Emmilia** » 30 Oct 2007, 11:00

Ah d'accord j'ai compris! =) Merci énormément pour ton aide je vais pouvoir continuer mon devoir :we:

Seulement L n'est jamais la même longueur sur l'équation..si? Peut-on quand même les simplifier? Et alpha est en nanomètre je crois ><

j'ai compris pour la façon de faire mais après je ne comprends pas pourquoi on mets L pour mètre alors que alpha est en nm ><

désolé ><

par **Dominique Lefebvre** » 30 Oct 2007, 11:11

Emmilia a écrit:Ah d'accord j'ai compris! =) Merci énormément pour ton aide je vais pouvoir continuer mon devoir :we:

Seulement L n'est jamais la même longueur sur l'équation..si? Peut-on quand même les simplifier? Et alpha est en nanomètre je crois ><

[L] symbolise la longueur, peut importe l'unité. Si tu veux, tu peux convertir toutes tes longueurs en mètre, cela n'a pas d'importance. Car le raisonnement porte sur la nature des unités, à savoir ici que ce sont des unités de longueur (m ou nm!). C'est que symbolise le [L]...

par **Emmilia** » 30 Oct 2007, 11:20

Ah d'accord merci beaucoup pour ton aide et ta patience, j'ai compris :we:

par **Emmilia** » 30 Oct 2007, 11:38

pour la question b; A partir des éxpériences, déterminer les autres expressions que l'on doit éliminer (préciser chaque fois les expériences prises en compte)

Je pensais faire pour chaque expression, toutes les expériences et après comparer les résultats..seulement après avoir fait ça pour l'expression a- je ne vois pas trop comment tirer une conclusion ><

Lorsque dans mon tableau j'ai alpha0, c'est le nom de alpha? il vaut pas zéro? parce que s'il vaut 0 ça fausse complètement ce que j'ai trouvé ><

Les données que je ne connaissais pas je les ai remplacées par (L) dans le b également..du coup j'trouverai que l'expression a est fausse..

par **Emmilia** » 30 Oct 2007, 11:53

Je pensais faire pour chaque expression, toutes les expériences et après comparer les résultats..seulement après avoir fait ça pour l'expression a- je ne vois pas trop comment tirer une conclusion ><

Du coup à la place j'ai fait:
Les données que je ne connaissais pas je les ai remplacées par (M) ..du coup j'trouverai que l'expression a est fausse..

pour l'expression b- ce serait bon >< et la d si je me sers de l'expérience 3 je n'y arrive pas..du coup je vais essayer avec la 1..Mais je crois qu'il fallait se servir de toutes les expériences alors...

Edit: Voilà j'ai refait, je trouve donc que les expressions a, d, c sont fausses et la b est juste =)

par **flaja** » 30 Oct 2007, 15:19

Bonjour.
d'après ce site : http://labotp.org/TPTSphy/03phyTS/03phyTS.pdf
c'est plutôt la formule a) qui est la bonne

en comparant 1 et 3 : L est une fonction décroissante de a.

par **Dominique Lefebvre** » 30 Oct 2007, 15:39

Emmilia a écrit:pour la question b; A partir des éxpériences, déterminer les autres expressions que l'on doit éliminer (préciser chaque fois les expériences prises en compte)

Je pensais faire pour chaque expression, toutes les expériences et après comparer les résultats..seulement après avoir fait ça pour l'expression a- je ne vois pas trop comment tirer une conclusion >< et la d si je me sers de l'expérience 3 je n'y arrive pas..du coup je vais essayer avec la 1..Mais je crois qu'il fallait se servir de toutes les expériences alors...

Edit: Voilà j'ai refait, je trouve donc que les expressions a, d, c sont fausses et la b est juste =)

Sur le plan dimensionnel, les trois formules autres que c sont correctes : L a bien la dimension d'une longueur... Il faut donc trouver autre chose!
On te dit de t'aider des expériences.

D'après les expériences 1 et 3, comme te l'a dit flaja, tu peux remarquer que pour un même lambda (549 nm) , plus a est petit et plus L est grand. Il semble donc que L soit inversement proportionnel à a.
C'est vrai dans les formules a et c. Mais c est fausse, il ne reste plus que la formule a...

par **Emmilia** » 31 Oct 2007, 10:38

Ah d'accord merci >< Mais je cherche =P[/I]

par **Emmilia** » 05 Nov 2007, 17:01

5)a) La distance d est perpendiculaire à la largeurr L de la tâche centrale. On peut donc utiliser la trigonométrie.
cos 0=(1/2L)/d+D

b) J'ai trouvé tan 0= X²/2aX (X une variable)
(Mais je ne suis pas du tout sure de mon résultat).

c)Fil de pêche 1= courbe 3
Fil de pêche 2=courbe 2
Fil de pêche 3= courbe 1.

d) Impossible de trouver >< J'utilise l'expression a- mais d n'entre pas en compte >< Je ne comprends pas comment faire.
Merci de m'aider =)

Merci à tous ceux qui essaieront de m'aider =)

par **flaja** » 05 Nov 2007, 19:18

5a)
Si tu retournes voir la page :
http://labotp.org/TPTSphy/03phyTS/03phyTS.pdf
où il y a un beau schéma de l'expérience,
tu verras que O ou plutôt tan(theta) = (L/2) / D

étant petit :

par **Emmilia** » 06 Nov 2007, 09:35

Merci =)
J'avais fait une erreur..mais en fait je n'avais pas compris ce qu'était la fente mais merci beaucoup =)

Mais je n'ai pas trop compris ce qu'était X dans le b du 5 ><

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