1 TERMINALE SCIENTIFIQUE JEUDI 8 NOVEMBRE 2007

1 Correction DEVOIR SURVEILLÉ DE PHYSIQUE-CHIMIE

1 SUJET PORTANT SUR L’ENSEIGNEMENT OBLIGATOIRE et la spécialité

2 Exercice I : où il est question de lumière…….

2 PARTIE A

1. On observe sur l'écran une figure perpendiculaire à la direction du fil constituée d'une tache centrale de largeur L. La lumière ne se propage plus de façon rectiligne, le phénomène observé est la diffraction de la lumière. Or ce phénomène est caractéristique des ondes, donc la lumière est de nature ondulatoire.
2. L'angle θ est l'angle entre le centre de la tache centrale et le centre de la zone de première extinction. Voir figure ci-dessus.
3. Le schéma montre que: tanθ = [pic] = [pic] θ étant petit et exprimé en radian, on a tan θ = θ, donc θ = [pic]
4. Le lien entre les grandeurs θ, λ et a est: θ = [pic] Avec: θ en rad ; λ et a en m.
5. En égalant les deux expressions de θ, il vient: [pic] = [pic] Soit L = [pic]
6. D’après la formule trouvée au 5., pour λ et D fixés, la largeur L "de la tache centrale" est inversement proportionnelle au diamètre a du fil diffractant. Donc la tache centrale la plus grande correspond au fil de diamètre le plus petit : Figure A associée à a1 = 60 µm et Figure B associée à a2 = 80 µm
7. La lumière émise par la source laser est monochromatique : cela signifie que la lumière laser est constituée d'une seule radiation de fréquence fixée (ou de longueur d'onde dans le vide fixée).
8. Le graphe L = f(1/a) montre une droite qui passe par l'origine : donc la largeur L de la tache centrale est proportionnelle à l'inverse du diamètre du fil, soit 1 /a. L'équation modélisant la droite est de la forme: L = k.[pic] avec k le coefficient directeur de cette droite. Ceci est en accord avec l'expression L = [pic] car D et λ sont constantes.
9. Déterminons le coefficient directeur k : soient les points O