Une cuve à ondes permet de visualiser la propagation d'ondes progressives à la surface d'un liquide. Une source crée une vibration, éclairée par une lampe de lumière stroboscopique dont la fréquence est ajustée à la fréquence de l'onde.

La lumière traversant la surface du liquide se réfléchit sur un miroir projetant l'image sur un écran dépoli. Les zones sombres et brillantes de l'image correspondent aux crêtes et aux creux de l'onde.

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Doc. 2
Diffraction par une ouverture

Le montage ci-dessous montre la figure obtenue lorsqu'un faisceau de lumière issu d'une source laser traverse une fente fine dont la largeur est inférieure à celle du faisceau. On remarque qu'après le passage de la fente, le trajet de la lumière est modifié. La figure observée, appelée figure de diffraction, est constituée d'une alternance de zones brillantes et sombres.

$Diffraction par une ouverture$

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Doc. 3
Dimension de l'ouverture

Les schémas ci-dessous montrent ce que l'on peut observer en utilisant une cuve à ondes pour des ouvertures de différentes dimensions. Sur chaque schéma, les ondes créées se propagent vers la droite.

Reproduisez ces expériences

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Doc. 4
Figures de diffraction obtenues

Les figures de diffraction ci-dessous sont obtenues pour deux sources laser, de longueurs d'onde différentes, traversant une fente de largeur a = 0{,}090 mm. Les longueurs d'onde sont 640 nm pour le rouge et 480 nm pour le bleu.

$Figures de diffraction obtenues$

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Questions

Compétence(s)

APP : Extraire l'information utile
RAI/ANA : Utiliser et interpréter des documents

1. Déterminer la valeur de la longueur d'onde ainsi que la largeur de l'ouverture pour les images a. et b. du . Préciser pour quelle situation la propagation de l'onde est la plus impactée par l'ouverture.

2. Préciser comment évolue la longueur d'onde avant et après l'ouverture.

3. Préciser comment varie la figure de diffraction en fonction de la longueur d'onde de la source laser.

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Synthèse de l'activité

Lister les paramètres dont dépend le phénomène de diffraction d'une onde.

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Physique-Chimie Terminale Spécialité

Phénomène de diffraction

Doc. 1Principe de la cuve à ondes

Doc. 2Diffraction par une ouverture

Doc. 3Dimension de l'ouverture

Doc. 4Figures de diffraction obtenues

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Doc. 1
Principe de la cuve à ondes

Doc. 2
Diffraction par une ouverture

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Dimension de l'ouverture

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Figures de diffraction obtenues