La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Intéraction onde matière I- DIFFRACTION D'UNE ONDE PROGRESSIVE SINUSOIDALE.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Intéraction onde matière I- DIFFRACTION D'UNE ONDE PROGRESSIVE SINUSOIDALE."— Transcription de la présentation:

1 Intéraction onde matière I- DIFFRACTION D'UNE ONDE PROGRESSIVE SINUSOIDALE

2 pointe règle ??

3 Le générateur d'ondes de la cuve à ondes crée une onde rectiligne se propageant à la surface de l'eau au moyen d'une règle solidaire du vibreur. Que se passera-t-il lorsqu'une onde rencontre une mini digue possédant une ouverture représentée sur le schéma ci-dessous. Même question, si le vibreur est muni dune pointe (onde circulaire)? Situation problème vibreur

4 Observations :

5 a

6

7

8 Cliquer la simulation suivante: simulation Questions: Comparer londe incidente et londe émergente? Comparer la longueur donde de londe incidente et celle de londe émergente? Comparer la longueur donde et la largeur de louverture dans chacun de ces cas? Comparer la direction de propagation de londe incidente et celle de londe émergente? De même la forme?

9

10 Observations – Interprétations: L'expérience montre qu'après la digue l'onde incidente est perturbée. Deux cas sont possibles : Si la largeur a de l'ouverture est comparable à la longueur d'onde alors l'onde incidente est peu affectée; L'ouverture agit comme un diaphragme. Si la largeur a de l'ouverture est inférieure ou égale à la longueur d'onde alors l'onde est très perturbée, on observe une modification de londe rectiligne après le passage de louverture. L'ouverture se comporte comme une nouvelle source d'onde quasi circulaire. On a mis en évidence le phénomène de diffraction. Londe qui arrive sur louverture est appelée : onde incidente et londe après louverture est appelée onde difractée.

11 L'onde diffractée et l'onde incidente ont la même longueur d'onde,la même période et la même célérité. Lors du passage de l'ouverture de petite dimension l'onde perd de sa directivité. Le phénomène de diffraction dépend des dimensions de louverture (ou de lobstacle).

12 Remarques : La diffraction des ondes sonores est un phénomène très courant. Si une porte est ouverte, on peut entendre chanter une personne qui se promène dans le couloir même si cette personne n'est pas visible. En effet, la largeur de l'ouverture est de l'ordre des longueurs d'onde des notes chantées ( est voisin du mètre). Un obstacle peut également diffracter une onde. C'est le cas notamment d'un rocher qui émerge sur les flots. Ce rocher diffracte les vagues.

13 La diffraction : une propriété des ondes La propagation d'une onde progressive sinusoïdale rencontrant une ouverture ou un obstacle de petite taille est modifiée. l'onde est déformée ; célérité, période, fréquence et longueur donde sont La diffraction est d'autant plus nette que l'ouverture ou l'obstacle sont conservées ; petits ( a ). (une ouverture inférieure à la longueur d'onde se comporte comme une source ponctuelle.) Conclusion :

14 écran radiation jaune orangé fente écran Radiation jaune orangé fente D L II- La diffraction de la lumière Problème : La lumière subit- elle le phénomène de diffraction?

15 Observer la figure de diffraction, la décrire. Etudier linfluence de la largeur a de la fente, de la distance D entre lécran et le plan de la fente en utilisant la simulation suivante, puis conclure. Simulation de la diffraction de la lumière par une fente rectiligne Que se passera-t-il si on remplace la fente rectiligne par un trou? Explorer la simulation suivante: Simulation de la diffraction de la lumière par un trou

16

17 Le modèle ondulatoire de la lumière Les milieux de propagation Dans les milieux transparents, la célérité de la lumière est … à sa célérité dans le vide. Si n est l'indice de réfraction du milieu ( n > 1, sans unité ) : v = c / n ( ou bien n =) Dans les milieux dispersifs : la célérité v dépend de donc l'indice n ( n = c / v ) dépend de et la longueur d'onde ( = ) dépend de NB : la fréquence (et donc la couleur) restent la fréquence (et la couleur) de la source monochromatique inférieure c / v la fréquence v / Nla célérité

18 Conclusion: Lorsquune impulsion se propageant dans une corde en atteint lextrémité, elle est réfléchie. Limpulsion est inversée si lextrémité est fixe. Limpulsion est droite si lextrémité est libre. Situation problème: Que se passera-t-il lorsquune III- REFLEXION D'UNE ONDE PROGRESSIVE SINUSOIDALE

19 Réflexion Situation :

20 Réflexion Loi de la réflexion i = r normale ir i r Plan dincidence

21 Situation : Réfraction IV- LA REFRACTION DONDES

22 Réfraction dun rayon de lumière à linterface de deux milieux transparents : Au passage dun milieu à un autre, elle subit une déviation : cest le phénomène de réfraction Ce phénomène est dû à un changement de vitesse de propagation lors du passage dun milieu à un autre, la lumière mettant le temps le plus court pour aller dun point à un autre. Simulation sur la réfraction dondes mécaniques

23 Si on considère la lumière comme une onde, le schéma suivant témoigne du changement de vitesse de celle-ci lorsquelle frappe la surface de séparation de 2 milieux transparents différents. Milieu transparent 1 Milieu transparent 2 Front donde

24

25 v1v1 v 2 < v 1

26 v1v1 v 2 > v 1

27 La vitesse de propagation dune onde à travers un certain milieu est définie de façon suivante : oùv vide est la vitesse de la lumière dans le vide n milieu est lindice de réfraction,caractéristique du milieu milieuIndice nVitesse v airn air =1,0V air = Eaun eau =1,3V eau = verren verre =V verre =

28 air eau air

29 eau Normale à linterface eau air Normale à linterface Remarque : dorénavant, pour se repérer, on appellera : i 1 : angle dincidence i 2 : angle de réfraction v air > v eau Conséquence : au passage de lair à leau, le rayon se rapproche de la normale Conséquence : au passage de leau à lair, le rayon sécarte de la normale i1i1 i1i1 i2 i2 i2 i2

30 Situation :

31 On obtient un spectre continu sur lécran. La lumière blanche est composée dune infinité de lumières colorées, chacune définie par sa longueur donde. Le prisme disperse ses différentes lumières. Lumière blanche Chacun des rayons subit 2 réfractions lorsquil passe dans le prisme. On constate que les rayons de lumière bleue sont plus réfractés que les rayons de lumière rouge. On peut donc en déduire que dans le prisme v bleu et v rouge sont différents Pinceau de lumière blanche Dispersion de la lumière : Simulation prisme

32 La dispersion : une propriété des ondes Un milieu est dispersif si … … la célérité des ondes qui s'y propagent dépend de leur fréquence

33 Le modèle ondulatoire de la lumière Les spectres de la lumière Le spectre d'une lumière polychromatique est constitué de raies correspondant aux radiations monochromatiques la constituant Le spectre de la lumière blanche est constitué d'une infinité de raies et est donc continu : c'est la portion du spectre électromagnétique correspondant à : 400 nm < 0 < 800 nm

34 Le modèle ondulatoire de la lumière La lumière est soumise à la diffraction et à la dispersion => cest une onde (onde électromagnétique) Elle peut se propager dans le vide et les milieux transparents La fréquence d'une onde lumineuse détermine sa couleur (couleur et donc fréquence de la source monochromatique) Une onde lumineuse constituée de plusieurs fréquences est polychromatique Dans le vide : la longueur d'onde est 0 = c. T = c / N la célérité de la lumière est c = 3, m.s -1

35 Le modèle ondulatoire de la lumière Les milieux de propagation Dans les milieux transparents, la célérité de la lumière est … à sa célérité dans le vide. Si n est l'indice de réfraction du milieu ( n > 1, sans unité ) : v = c / n ( ou bien n =) Dans les milieux dispersifs : la célérité v dépend de donc l'indice n ( n = c / v ) dépend de et la longueur d'onde ( = ) dépend de NB : la fréquence (et donc la couleur) restent la fréquence (et la couleur) de la source monochromatique inférieure c / v la fréquence v / Nla célérité

36

37

38

39

40 B) Ondes rectilignes Le vibreur est maintenant muni dun réglet ; il produit des ondes rectilignes. On interpose sur le trajet de londe incidente une fente de largeur a. On obtient la figure ci-dessous. Faire apparaître, sur la reproduction de limage, la longueur d'onde de l'onde incidente notée 1 et la longueur d'onde de lautre onde notée 2. Comparer les valeurs de ces deux longueurs d'onde. Nommer le phénomène observé. Pourquoi le phénomène est-il très marqué dans cette expérience ? Avec quelles autres ondes (non mécaniques) peut-on observer le même phénomène?

41 Exercice 3 1- Sur la figure ci-dessous, lécran est vertical. La figure de diffraction, horizontale, est constituée de taches lumineuses séparées par des zones dobscurité. La tache centrale est nettement plus lumineuse que les autres taches et deux fois plus étendue quelles. Largeur de la tache centrale O AB Ecran a Laser Fente verticale Ecran D Largeur de la tache centrale O A B

42 en radian 12,56,03,02,01,3 a en mm 0,050,100,200,300,50.a en nm écart relatif 1,3% 5% 2,5% 2- Plusieurs calculs sont possibles. On peut par exemple calculer le produit.a et vérifier quil est égal à. Pour le premier calcul, =12, rad et a = 0,05 mm = m donc.a = 12, = 62, m = m = 625 nm. Lécart relatif est 1,3% valeur inférieure à 5% donc les mesures sont suffisamment précises pour affirmer que la relation = /a est vérifiée. On fait de même pour les autres valeurs : Conclusion : la relation = /a est vérifiée avec une bonne précision.

43


Télécharger ppt "Intéraction onde matière I- DIFFRACTION D'UNE ONDE PROGRESSIVE SINUSOIDALE."

Présentations similaires


Annonces Google