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Sciences Physiques en MP*, Lycée Clemenceau Nantes

Les devoirs





On peut voir sur ces deux photographies l'image de diffraction d'un faisceau de lumière blanche par la face porteuse de l'information d'un CDRom. Le faisceau de lumière blanche est envoyé à travers un trou circulaire réalisé dans l'écran d'observation. La face utile du CDRom (qu'on devine sur la photographie de gauche) renvoie alors la lumière vers l'écran en la diffractant. On peut voir un disque central de lumière blanche correspondant à l'ordre 0 et un anneau formant le spectre de la lumière blanche correspondant à l'ordre 1. La figure observée résulte à la fois des phénomènes de diffraction et d'interférences.

Devoirs à la maison


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Sur cette photographie, on peut toujours voir l'ordre 0 et l'ordre 1 mais par rapport aux photographies ci-dessus, on observe un anneau supplémentaire représentant le spectre de la lumière blanche qui correspond à l'ordre 2. Sur le CDRom, l'information est gravée le long d'un spirale qui démarre près du centre et progresse vers le bord de façon régulière. Le pas de la spirale correspond sur le plan physique au pas d'un réseau. Sur le CDRom, ce pas est de l'ordre 1,6 microns. Cette longueur qui se rapproche des valeurs des longueurs de la lumières blanche (0,5 microns) favorise l'observation aisée de telles figures.

Devoirs libres


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Dans les photographies précédentes, on pouvait observer l'image de diffraction- interférences dans le cas où l'éclairage du CDRom était centré. Ici, au contraire on peut observer la figure obtenue lorsqu'on éclaire un secteur du CDRom sur un côté. On peut toujours voir les ordres 0 et 1 mais leur forme ne constitue plus un disque ou un anneau. Pour approfondir l'étude de ce type de diffraction de la lumière blanche, on pourra utilement se reporter à l'article du BUP n°934 de mai 2011 intitulé Etude comparée d'un CD, d'un DVD et d'un Blu-ray écrit par M. Renaud Carpentier et M. Thierry Guillot du lycée Victor Hugo de Besançon.

Devoirs surveillés


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Vous pouvez voir une vidéo de chute d'une goutte d'eau en cliquant sur la flèche. Cette vidéo a été enregistrée grâce à une caméra ultra-rapide que possède l'ESPCI (Paris) qui peut fonctionner jusqu'à 2000 images par seconde. La chute de la goutte d'eau d'un millimètre de diamètre s'effectue sur une hauteur de 20 cm environ. On peut ainsi observer l'éclatement de la goutte en plusieurs petites gouttes et les modes de déformation de la goutte principale restante. Une partie de l'énergie cinétique acquise pendant la chute est transformée lors du choc initial en d'autres formes d'énergie dont celle qui sert à vaincre la tension superficielle pour former les petites gouttes et celle qui permet les modes de déformation. En arrière plan, on peut voir l'oscillation de la lampe éclairant la scène. Cette lampe était alimentée en alternatif 50Hz et placée derrière un dépoli pour obtenir un éclairage assez uniforme de la scène filmée.




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