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WorksheetsTSpé56-Ch18-Diffraction & Interférences
Total questions: 20
Worksheet time: 30mins
La couleur de ces animaux est due à un pigment chimique qui absorbe sélectivement certaines longueurs d'onde
Une bulle de savon présente des irisations bleutées ...
car l'eau savonneuse est légèrement colorée
serait probablement irisée jaune vue "de l'intérieur"
car les composantes de la lumière blanche peuvent donner des interférences constructives ou destructive selon la longueur d'onde
car il y a interférence entre les ondes réfléchies par les deux interfaces "air-eau savonneuse" de la bulle
D'après le schéma, les casques actifs à réduction de bruit ...
... fonctionnent sur le principe de la méditation
nécessitent un microphone placé à l'extérieur du casque
déphasent d'une demi période les bruits à une fréquence donnée
génèrent un signal sonore opposé au "bruit "enregistré
Quelles vues présentent un phénomène ondulatoire ?
Interférences en lumière blanche
Profil d'intensités en lumière blanche pour les interférences obtenues avec 2 "fentes de Young"
Profil d'intensités en lumière blanche pour les interférences obtenues un réseau
La frange centrale est toujours blanche car la différence de chemin y est nulle quelque soit la longueur d'onde
Des irisations apparaissent car l'interfrange (distance entre franges) dépend de la longueur d'onde
Formation de spectres
La séparation par un réseau ou un prime des composantes spectrales de la lumière blanche s'appelle la dispersion de la lumière
La séparation par un réseau ou un prisme des composantes spectrales de la lumière blanche s'appelle la diffraction de la lumière
Dans un prisme, la dispersion de la lumière est due à la réfraction de la lumière (l'indice de réfraction dépend de la longueur d'onde)
On peut disperser la lumière grâce à un réseau qui fonctionne sur le principe de diffraction-interférences
Cette gravure due à Huygens-Fresnel illustre
que chaque point source rayonne sous forme d'ondes circulaires qui se superposent
que la lumière en un point résulte de la superposition des ondes issues des différentes points de la source
les propriétés corpusculaires de la lumière et le modèle des rayons lumineux
le phénomène de diffraction, qui peut s'expliquer par le principe de Huygens-Fresnel
Conditions de diffraction
Des vagues de houle en provenance du grand large et de longueur d'onde 10 m peuvent être diffractées à l'entrée d'un petit port de pêche
La lumière d'une lampe de poche peut être significativement diffractée lorsqu'on éclaire une pièce à travers un trou de serrure
Le la440 d'un diapason (longueur d'onde 0,77 m) est significativement diffracté par l'ouverture d'une porte. Le son d'un picolo (plus aigu) est MOINS diffracté que celui du diapason.
Les ultrasons d'une chauve-souris émettant à 40 kHz (lambda 0,9 cm) sont significativement diffractés par l'ouverture de la porte de la cave
Cette figure est
La figure de diffraction à travers une ouverture rectangulaire plus haute que large
La figure de diffraction à travers une ouverture rectangulaire plus large que haute
La figure d'interférence à travers 13 ouvertures rectangulaires
La figure de dispersion de la lumière à travers une ouverture carrée
La figure résulte du passage d'une lumière cohérente à travers ...
deux trous circulaire placés sur un axe horizontal
un trou circulaire
une fente double
plusieurs ouvertures rectangulaires placées sur un cercle
La figure peut-être résulter de
l'interférence sur deux fils
l'interférence sur deux fentes
la diffraction sur un fil
la diffraction sur une fente
Cercle trigonométrique (de rayon unité)
180° = 2π radians
Θ (rad) est la longueur de l'arc de cercle IM
sin (Θ) est la longueur du segment HM
tan(Θ) est la longueur du segment IT
Θ (rad), sin (Θ) et tan(Θ) peuvent avoir des valeurs aussi proches que l'on veut à condition de choisir Θ suffisamment petit
Trigonométrie au bout des doigts
tan (45°) = 1
tan (0,03°) ≃ 0,03
tan (0,05 rad) ≃ 0,05
sin (30°) = cos (60°) = 1/2
Réseaux
Le fonctionnement d'un réseau est basé sur le phénomène d'interférences
S'il y a 20 arbres sur le bord de la route tous les kilomètres, il y a donc un arbre tous les 50 m
La distance entre les traits d'un réseau à 500 traits/mm est b = 2,00μm
Les réseaux sont aux interférences ce que sont les prismes à la réfraction : ce sont des objet permettant de disperser la lumière et ainsi obtenir son spectre
Interférences à la surface de l'eau
au point A la différence de chemin depuis les deux sources est nulle
au point A la différence de chemin depuis les deux sources resterait nulle si on changeait la longueur d'onde
Au point B les interférences sont constructives
Au point C la différence de chemin depuis les deux sources est égale à une longueur d'onde
Diagrammes angulaires de diffraction d'un haut-parleur de diamètre a émettant un son de longueur d'onde λ
Si on plaçait un écran dans la direction 0° on observerait une tache de diffraction d'ouverture ± 15°
Si on plaçait un écran dans la direction 0° on observerait une tache de diffraction d'ouverture ± 30°
-40 dB correspond à une amplitude divisée par un facteur 104=10'000 (par rapport à l'amplitude à 0 dB)
Schématiser les interférences. Les relations correctes (pour les petits angles) sont
Modéliser le phénomène d'interférences (schema du bas)
En rouge on observe les chemins correspondant aux interférences constructives
En vert on représente les chemins correspondant aux interférences destructives
En bleu on représente la superposition des ondes issues des deux sources et l'intensité lumineuse en fonction de la position sur l'écran
Il peut y avoir interférences sans diffraction
Diffraction dans l'air (cson = 340 m/s)
La longueur d'onde correspondant à 20 Hz est 17 m
La longueur d'onde correspondant à 20 kHz est 1,7 cm
La longueur d'onde d'un diapason à 440 Hz est de 34 m
Une porte de 1 m de large va diffracter un son à 20 Hz dans toute la pièce car la longueur d'onde est supérieure à la largeur de la porte
Une histoire de sinus
sin (30°) = 0,5
sin (-30°) = -1/2
(sin (x))2 + cos(x))2 = 1
sin (π/3)= 0,5
