Ch14 – Diffraction et interférences – QCM

Question 1

La diffraction d'une onde par une fente est notable lorsque la largeur \(a\) de la fente est :

très grande devant \(\lambda\) (\(a\gg\lambda\)) nulle de l'ordre de grandeur de \(\lambda\) (\(a\approx\lambda\)) un multiple entier de la fréquence

Question 2

Lors de la diffraction, la longueur d'onde \(\lambda\) de l'onde :

reste inchangée augmente diminue de moitié dépend de la largeur de la fente

Question 3

Le demi-angle de diffraction est \(\theta=\dfrac{\lambda}{a}\). Plus la fente est étroite, plus \(\theta\) est :

petit (la lumière s'étale moins) inchangé négatif grand (la lumière s'étale davantage)

Question 4

Un laser de longueur d'onde \(\lambda=600\ \text{nm}\) éclaire une fente de largeur \(a=0{,}15\ \text{mm}\). Le demi-angle de diffraction \(\theta\) vaut :

\(4{,}0\times10^{-6}\ \text{rad}\) \(4{,}0\times10^{-3}\ \text{rad}\) \(2{,}5\times10^{2}\ \text{rad}\) \(8{,}0\times10^{-3}\ \text{rad}\)

Question 5

Longueur d'onde \(\lambda\)	Largeur de la fente \(a\)	Distance fente–écran \(D\)
\(650\ \text{nm}\)	\(0{,}10\ \text{mm}\)	\(2{,}0\ \text{m}\)

Avec les données du tableau, la largeur \(L=\dfrac{2\lambda D}{a}\) de la tache centrale de diffraction sur l'écran vaut :

\(1{,}3\ \text{cm}\) \(2{,}6\times10^{-5}\ \text{m}\) \(6{,}5\times10^{-3}\ \text{m}\) \(2{,}6\ \text{cm}\)

Question 6

Pour observer une figure d'interférences stable, les deux ondes doivent être cohérentes, c'est-à-dire :

de même fréquence et de déphasage constant de couleurs différentes émises par deux lampes indépendantes de très grandes amplitudes

Question 7

Deux sources cohérentes sont en phase. En un point \(M\), on observe une frange sombre lorsque la différence de marche \(\delta=S_2M-S_1M\) vérifie (\(k\) entier) :

\(\delta=k\lambda\) \(\delta=0\) \(\delta=\left(k+\tfrac12\right)\lambda\) \(\delta=2k\lambda\)

Question 8

Deux sources cohérentes en phase émettent une lumière de longueur d'onde \(\lambda=500\ \text{nm}\). En un point \(M\) de l'écran, la différence de marche vaut \(\delta=1{,}25\ \mu\text{m}\). En \(M\), on observe :

une frange brillante, car \(\delta=2{,}5\lambda\) est un multiple de \(\lambda\) une frange sombre, car \(\delta=\left(2+\tfrac12\right)\lambda\) ni l'une ni l'autre, car \(\dfrac{\delta}{\lambda}=2{,}5\times10^{-3}\) une frange brillante, car \(\delta\) est plus grand que \(\lambda\)

Question 9

Dans l'expérience des fentes d'Young, l'interfrange s'écrit \(i=\dfrac{\lambda D}{b}\). La grandeur \(b\) désigne :

l'écart entre les deux fentes la largeur de chacune des fentes la distance entre les fentes et l'écran la largeur de la tache centrale de diffraction

Question 10

Dans l'expérience des fentes d'Young, laquelle de ces modifications resserre les franges (l'interfrange \(i\) diminue) ?

éloigner l'écran des fentes (\(D\) augmente) rapprocher les deux fentes l'une de l'autre (\(b\) diminue) remplacer un laser vert par un laser rouge remplacer un laser rouge par un laser bleu

Question 11

Écart entre les fentes \(b\)	Distance fentes–écran \(D\)	Mesure sur l'écran
\(0{,}25\ \text{mm}\)	\(1{,}50\ \text{m}\)	11 franges brillantes consécutives occupent \(39{,}0\ \text{mm}\) (du centre de la 1^re au centre de la 11^e)

On mesure la longueur d'onde d'un laser avec des fentes d'Young (données du tableau). La relation \(i=\dfrac{\lambda D}{b}\) donne :

\(\lambda\approx591\ \text{nm}\) \(\lambda=650\ \text{nm}\) \(\lambda=6{,}5\ \mu\text{m}\) \(\lambda=6{,}5\times10^{-4}\ \text{m}\)

Question 12

Quelle observation montre le mieux que la lumière a un caractère ondulatoire ?

La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène. La lumière se réfléchit sur un miroir. En superposant deux faisceaux cohérents, on obtient des zones sombres sur l'écran. La lumière du Soleil chauffe les objets qu'elle éclaire.