TP 7 : UNE PROPRIÉTÉ DES ONDES, LA DIFFRACTION BUSQUET Stéphane LENNE Karl-Eric TS Physique-Chimie

Sommaire  Définition de la diffraction  Schéma du Montage  Formules utilisées  Incertitudes  Calcul de l’incertitude  Modélisation des graphes et comparaisons  Protocole final pour la mesure de l’épaisseur d’un cheveux

Définition de la Diffraction  Phénomène d’optique par lequel les rayons lumineux issus d'une source ponctuelle sont déviés, suite au caractère ondulatoire de la lumière, de leur trajectoire rectiligne lorsqu'ils rasent les bords d'un obstacle opaque.  Rappel : a ne doit pas être nulle

Schéma du Montage = Largeur du fil d = Largeur de la tache centrale de diffraction D = distance entre le fil et l’écran Pour mesurer d, on positionne une feuille de papier sur l’écran, on allume le laser, on met le fil sur son trajet, et on trace des traits au centre des taches d’extinctions. Explication en Images : d Précaution : -Ne jamais regarder directement le laser -Ne pas l’orienter vers un visage Montage

Formules utilisées Correspond a la longueur d’onde

Incertitudes  Il y a plusieurs sources d’erreurs possibles, au calcul de λ : - a, dont l’incertitude est donné sur le cadre du fil - d, qui a une double incertitude (celle de la règle et celle de la lecture) - D, qui a aussi une double incertitude (celle de la règle et celle de la lecture)

Calcul de l’incertitude L’incertitude de mesure correspond au degré d’erreur que l’on a pu effectuer Pour cette mesure on peut estimer avoir fait 3mm d’erreur. La graduation est de 1mm. Pour cette mesure on peut estimer avoir fait 7mm d’erreur. La graduation est de 1mm. (On peut vérifier nos mesures avec celles indiquées sur le boitier du constructeur)

Modélisation des graphes et comparaisons  Rappel: il ne faut modifier pas la longueur D ainsi que la position de la source du laser pour ne pas modifier les valeurs précédentes (qui serviront à comparer avec les futurs valeurs).  Après avoir mesuré d (tailles de la tâche centrale de diffraction) pour chaque fils, on peut déterminer λ grâce au graphe modélisé sur Excel. Exemple de graphe pouvant être attendu

Modélisation des graphes et comparaisons (2)  Cette valeur de λ, est comparable avec celle obtenue grâce à la valeur expérimentale au début du TP.  Il est maintenant indispensable de voir si les deux valeurs sont identiques, grâce à l’incertitude de mesure, il est possible de rencontrer une différence entre les deux valeurs de λ, mais celles-ci doivent normalement être proches.  Il faut ensuite regarder si λ correspond bien à la longueur d’onde donnée par le constructeur. On peut donc enfin voir si les valeurs sont correctes. = 650 nm On vérifie notre intervalle de confiance, et s’il es faux, on indique les raisons qui peuvent le justifier : -Manque de précision du manipulateur

Protocole final pour la mesure d’un cheveux 1. A l’aide d’un laser ainsi que du montage ci- dessus (cf. diapositive Schéma du montage), mesurer les différentes tâches centrales de diffraction des différents fils mis à disposition 2. Rentrer a = f(d) dans un graphique, et afficher la courbe de tendance avec R². 3. Si R² est supérieur à 0,98 on peut exploiter la droite. 4. Par lecture graphique, obtenir la taille du cheveux. L’épaisseur moyenne d’un cheveux est comprise entre 50 et 100 µ m