Stroboscopie Olympiades de la Physique 2007-2008 Lycée Victor Hugo Besançon Élèves : Vuillet Baptiste Lemercier Baptiste Professeurs Ben Younes Malika Jussiaux Jean-Michel Conseiller scientifique Tuloup Marc

Plan 1. Définition 2. Expérience classique 3. Stroboscopie de la chute de gouttes d'eau Les montages successifs Calculs 4. Expérience utilisant un téléviseur à tube cathodique 5. Stroboscopie femto et attoseconde 6. Stroboscopie sans stroboscope 7. Observation d'un projecteur de film 8. Etude de la lumière de différentes lampes 9. Conclusion

1. Définition Selon l'encyclopédie Universalis, Stroboscopie : Technique permettant la visualisation de phénomènes périodiques matériels trop rapides pour être suivis par l'œil. Elle utilise une lampe émettant, à la fréquence f voisine de celle du phénomène F, des éclairs de durée beaucoup plus courte que la période du phénomène à étudier (afin que le mouvement observé soit insensible pendant la durée des éclairs). Entre deux éclairs, la pièce en mouvement accomplit ainsi un cycle et se retrouve très proche de la position qu'elle avait lors de l'éclair précédent.(...)

2. Expérience classique Observations, méthode de la fréquence maximale Observations, méthode des deux fréquences, voir mémoire Observations, images multiples, voir mémoire

3. Stroboscopie de la chute de gouttes d'eau Montages successifs Calculs

3. Montages successifs Déplacement du stroboscope Changements de burette Téflon Verre coupé Verre bordé Aiguille Verticale Presque horizontale Vibration de la burette Horizontale A suivre...

3. Stroboscopie de la chute de gouttes d'eau Mesures et calculs : Mesure du diamètre de la goutte Mesure de la demi-période d'oscillation de la goutte Calculs -> voir feuille de calcul fréquenceGoutte.xls

4. Expérience utilisant un téléviseur à tube cathodique Notre doigt oscille rapidement à une fréquence fmain d'environ 4 Hz (4 aller retour par battement cardiaque) Si l'amplitude a de l'oscillation est de 5 cm (10 cm entre les positions extrêmes), une distance d observée entre deux images successives vers le centre (vitesse maximale du doigt) donne : Fécran = 2 π fmain a / d, environ. Donc : 5 cm -> 25 Hz 2,5 cm -> 50 Hz 1,2 cm -> 100 Hz Le calcul est dans le mémoire

5. Stroboscopie femto et attoseconde Voir le site http://www.celia.u- bordeaux1.fr/#, dont nous avons extrait ce texte et ce graphique "Les impulsions lumineuses femtosecondes (1 fs = 10-15 s) permettaient déjà de suivre les mouvements d´atomes oscillants dans les molécules. Les impulsions attosecondes (1 as = 10-18 s) donnent accès à l´évolution encore plus rapide des électrons dans les atomes et les molécules."

6. Stroboscopie sans stroboscope C'est en discutant de ce phénomène curieux, en TPE de première S, que nous est venue l'idée de ce sujet d'Olympiades. Ce phénomène n'est pas bien reproductible. Voir : Le journal du CNRS en MIDI-Pyrénées, juin 2005, n° 99, P. 3, et PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) du 5 avril 2005. Ainsi que notre mémoire.

7. Projecteur de cinéma Cadence 24 images par seconde, cinéma professionnel À chaque tour du disque, chaque image est projetée deux fois (deux éclairs de lumière), puis on passe à la suivante

7. Projecteur de cinéma, suite Cadence 18 images par seconde, cinéma amateur chaque image est projetée trois fois, puis on passe à la suivante

8. Etude de la lumière de différentes lampes Nous avons étudié à l'aide d'une photodiode et d'un oscilloscope la lumière émise par Lampe à diodes tubes fluorescents de la salle de cours, tube éclairant le tableau, lampe à économie d'énergie. Seule la lampe à diodes émet une lumière constante et ne peut pas produire d'effets stroboscopiques

Conclusion