Modèle ondulatoire de la lumière

I. Objectifs

• Réaliser le spectre de la lumière blanche.
• Réaliser les figures de diffraction obtenues avec un fil, un trou, une fente.
• Vérifier la pertinence de la relation q = l/a.

II. Matériel

• Une diode laser sur support.
• Une pile de 4,5V et deux pinces crocodiles.
• Des fils de connexion.
• Deux supports élévateurs.
• Deux pieds de mécanique + deux noix de serrage + deux pinces plates.
• Deux porte-lentilles sur support.
• Un support de diapositive.
• Une lentille de vergence C=+10d.
• Un écran et son support.
• Un réglet.
• Un générateur 6V/12V.
• Une lanterne d’optique.
• Un prisme.
• Une fente.
• Une diapositive "5 fentes" Jeulin.
• Une diapositive "5 trous" Jeulin.
• Cinq fils calibrés montés sur un support de diapositive.
• Un mètre à ruban de deux mètres.

III. Spectre de la lumière blanche

1. Manipulation

Réaliser le montage suivant:

2. Réglage

1. Alimenter la lanterne en 6V continu.
2. En l’absence du prisme, positionner convenablement la lentille de façon à obtenir une image nette de la fente sur l’écran (après avoir placé l’écran sur l’axe lanterne lentille).
3. Interposer le prisme entre la lentille et l’écran (décaler l’écran sur le coté). Affiner le réglage de façon à obtenir un spectre propre.

Exploitation

1. Faire un schéma (vu du dessus) présentant le cheminement des différentes radiations (bleu, vert, jaune, rouge).
2. Quelle est la radiation la plus déviée? la moins déviée?
3. Quelle est l’influence de la longueur d’onde sur la déviation?

IV. Observation de figures de diffraction

1. Manipulation

Réaliser le montage suivant:

Réaliser la figure de diffraction dans le cas où l’obstacle est:

• Une fente.
• Un trou.
• Un fil.

V. Vérification de la pertinence de la relation q = l/a.

1. Manipulation

Réaliser le montage suivant:

Placer l’écran à une distance D=1,70m de la fente (on mesurera la distance D avec précision). Cette distance doit rester constante au cours de la manipulation.

Pour chaque fente de largeur a, mesurer la largeur L de la tache centrale.

2. Exploitation

1. Lancer le logiciel Régressi pour Windows.
2. Saisir les valeurs de a et L.
3. Exprimer l’angle q en fonction de L et D et créer la nouvelle variable q.
4. Créer une nouvelle variable "unsura=1/a".
5. Tracer le graphe q=f(1/a), le modéliser par une droite et déterminer son coefficient directeur k.
6. La longueur d’onde du laser utilisé est l=670nm. La relation annoncée est-elle vérifiée? Avec quelle précision?

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