• Réaliser un montage permettant de mettre en évidence le phénomène de diffraction.

• Déterminer expérimentalement la longueur d'onde l de la lumière émise par un laser.

Matériel : un laser, un écran blanc, un support de diapositives, des fils calibrés de diamètres exprimés en micromètre (µm) : 40, 60, 80, 100, 120 et 160, une feuille de papier format A4.

1. Eclairer l'écran (feuille de papier blanc fixée au mur) avec un faisceau laser. La distance entre l'écran et la source laser doit être de l'ordre de 3 mètres.
2. Placer le fil de 40 µm monté sur support entre la source et l'écran à 10 cm de la source laser. A l’aide du télémètre à ultrasons, mesurer soigneusement la distance entre le fil et l’écran. Cette distance doit rester constante pendant toute la durée de la manipulation.
3. Faire le schéma du dispositif en y indiquant les distances importantes.
4. Observer les taches lumineuses obtenues sur l'écran. En faire un schéma descriptif. Quelle est la direction des tâches lumineuses par rapport à la direction du fil ?
5. Sur une feuille blanche format A3, tracer 7 longs traits dans le sens de la hauteur et régulièrement espacés. Indiquer à coté de chacun des traits les diamètres des fils (40µm, 65µm…).
6. Placer cette feuille sur l’écran puis positionner la figure de diffraction sur le trait correspondant au diamètre du fil de 40µm. Repérer, avec le plus de précision possible, les milieux des deux zones sombres encadrant la tache centrale (on admettra que la distance entre ces deux milieux représente la largeur de la tache).
7. Répéter l’opération pour les 5 autres fils puis mesurer sur la feuille la largeur " d " de la tache centrale (ne rien mettre dans la dernière ligne du tableau)

   a (µm)	40	60	80	100	120	160
   d (cm)

    

8. Tracer la courbe représentative de la fonction d = f(a).
9. Application : indiquer une méthode permettant de mesurer le diamètre de l'un de vos cheveux.

1. Détermination de la longueur d'onde de la lumière émise par le laser

1. Soit q l'angle défini comme l'indique le schéma ci-dessous.

   

   Si q est petit (< 10°) et exprimé en radian on peut écrire tan q q (rad). Vérifier la validité de cette approximation pour l'une des mesures effectuées précédemment et montrer que l'on a alors q d/(2D)

2. En admettant que q =l/a, établir l'expression de d en fonction de l , D et a

    3. On souhaite que la représentation graphique de la fonction d = f(X) soit une droite passant par l'origine des             coordonnées. Que doit-on choisir comme variable X ?

4. Compléter le tableau précédent avec cette nouvelle grandeur X, puis tracer la droite.

5. En déduire l . Comparer avec la valeur indiquée par le constructeur. Réfléchir aux causes de l'écart éventuel constaté.

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depuis le 1er septembre 2001