Bac S 2014 Amérique du nord http://labolycee.org
EXERCICE I – ONDES ET PARTICULES (6 points)

Si l’on parvient à établir la correspondance entre ondes et corpuscules pour la matière, peut-être sera-t-elle identique à celle qu’on doit admettre entre ondes et corpuscules pour la lumière ? Alors on aura atteint un très beau résultat : une doctrine générale qui établira la même corrélation entre ondes et corpuscules, aussi bien dans le domaine de la lumière que dans celui de la matière.
D’après Notice sur les travaux scientifiques, de Louis de Broglie, 1931

Données numériques :
Masse d’un électron : me = 9,1 × 10-31 kg
Charge élémentaire : e = 1,6 × 10-19 C
Constante de Planck : h = 6,6 × 10-34 J.s
Vitesse de propagation de la lumière dans le vide : c = 3,0 × 108 m.s-1

Partie A : Expérience des fentes d’Young

Au début du XlXe siècle, Thomas Young éclaire deux fontes F1, F2 fines et parallèles (appelés fentes d’Young) à l’aide d’une source lumineuse monochromatique. On observe sur un écran des franges brillantes et des franges sombres. L’aspect de l’écran est représenté ci-dessous.

1. Qualifier les interférences en A et en B.

2. Ci-dessous sont représentées les évolutions temporelles de l’élongation de trois ondes (a), (b) et (c). Choisir en justifiant, les deux ondes qui interférent en A et les deux ondes qui interférent en B permettant de rendre compte du phénomène observé.

Élongation en fonction du temps
Élongation en fonction du temps
Élongation en fonction du temps onde (a) onde (b) onde (c)

Partie B : Particule de matière et onde de matière

1. Expérience des fentes d’Young

En 1961, Claus Jönsson reproduit l’expérience des fentes d’Young en remplaçant la source lumineuse par un canon à électrons émettant des électrons, de mêmes caractéristiques, un à un. L’impact des électrons sur l’écran est détecté après leur passage à travers la plaque percée de deux fentes.

Répondre aux questions suivantes à