2006 Polynésie EXERCICE II : OÙ il est question de lumiÈre… (6 points) http://labolycee.free.fr Les parties A et B peuvent être traitées de façon indépendante

PARTIE A

Un faisceau de lumière, parallèle monochromatique. de longueur d'onde (, produit par une source laser arrive sur un fil vertical, de diamètre a (a est de l'ordre du dixième de millimètre). On place un écran à une distance D de ce fil; la distance D est grande devant a
(cf. figure 1).

1. La figure 2 de l'annexe à rendre avec la copie présente l'expérience vue de dessus et la figure observée sur l'écran. Quel enseignement sur la nature de la lumière ce phénomène apporte-t-il ? Nommer ce phénomène.

2. Faire apparaître sur la figure 2 de l'annexe l'écart angulaire ou demi-angle de diffraction ( et la distance D entre l'objet diffractant (en l'occurrence le fil) et l'écran.

3. En utilisant la figure 2 de l'annexe exprimer l'écart angulaire ( en fonction des grandeurs L et D sachant que pour de petits angles exprimés en radian : tan ( = (.

4. Quelle expression mathématique lie les grandeurs (, ( et a ? (On supposera que la loi est la même que pour une fente de largeur a). Préciser les unités respectives de ces grandeurs physiques.

5. En utilisant les résultats précédents, montrer que la largeur L de la tâche centrale de diffraction s'exprime par :

L = [pic]

6. On dispose de deux fils calibrés de diamètres respectifs a1 = 60 µm et a2 = 80 µm. On place successivement ces deux fils verticaux dans le dispositif présenté par la figure 1. On obtient sur l'écran deux figures de diffraction distinctes notées A et B (cf. figure 3 annexe). Associer, en le justifiant, à chacun des deux fils la figure de diffraction qui lui correspond.
On cherche maintenant à déterminer expérimentalement la longueur d'onde dans le vide ( de la lumière monochromatique émise par la source laser utilisée.

Pour cela, on place devant le faisceau laser des fils calibrés