Diffraction d'un faisceau laser par une fente fine

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Énoncé

On éclaire une fente verticale de largeur avec un faisceau laser hélium-néon de longueur d'onde dans le vide . La figure obtenue est observée sur un écran placé à la distance de la fente. On rappelle que l'écart angulaire entre le milieu de la tache centrale et la première extinction est donné par , l'angle étant petit et exprimé en radians.
Montage de diffraction d'un laser hélium-néon par une fente de largeur connueSchéma d'un montage de diffraction. Un laser, figuré à gauche par un boîtier rouge, émet un faisceau horizontal qui rencontre un obstacle fin, représenté par deux segments épais verticaux séparés par un intervalle étroit. Au-delà de l'obstacle le faisceau ne poursuit plus en ligne droite : il s'ouvre en éventail, ce qui est la diffraction elle-même. Sur un écran placé plus loin, une tache centrale lumineuse est figurée par un segment orange épais, encadrée par une cote qui donne sa largeur. Une seconde cote donne la distance de l'obstacle à l'écran.Diffraction par une fente de largeur connueLe montage est le même ; c'est l'inconnue qui change de placelaserfente a = 0,10 mmécranLDDonnéesλ = 632,8 nm (hélium-néon)a = 0,10 mmD = 2,0 mécart angulaire θ = λ/aL'écart angulaire ne dépend que du rapport λ sur a.
Ici c'est la fente qui est connue et la tache qu'on prédit : la relation se lit dans les deux sens.
1) Quel phénomène observe-t-on ? Quelle propriété de la lumière met-il en évidence ? Décrire l'aspect de la figure obtenue sur l'écran. 2) Calculer l'écart angulaire . 3) Établir l'expression de la largeur de la tache centrale de diffraction en fonction de , et , puis calculer sa valeur. 4) On remplace la fente par une fente de largeur . Calculer la nouvelle largeur de la tache centrale et conclure quant à l'influence de la largeur de la fente. 5) On revient à la fente initiale, mais on remplace le laser rouge par un laser vert de longueur d'onde . Calculer la largeur de la tache centrale et conclure.

إرشادات

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1 الإرشاد 1
La diffraction met en évidence le caractère ondulatoire de la lumière. La tache centrale a pour largeur $\dfrac{2\lambda D}{a}$.
2 الإرشاد 2
Les questions 4 et 5 se répondent sans tout recalculer : observe que $L$ est proportionnelle à $\lambda$ et inversement proportionnelle à $a$.

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La diffraction met en évidence le caractère ondulatoire de la lumière. La tache centrale a pour largeur .

Les questions 4 et 5 se répondent sans tout recalculer : observe que est proportionnelle à et inversement proportionnelle à .

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