OBJECTİF : Identifier le CD et le DVD parmi les deux disques mis à

Compétences travaillées :
Identifier les paramètres jouant un rôle dans un phénomène physique
Mettre au point et réaliser un protocole
Faire preuve d’initiative et de curiosité
Communiquer et argumenter en utilisant un vocabulaire scientifique adapté
Le LASER est un outil aujourd’hui très utilisé pour sonder la matière. Dans l’exemple ci-dessous, le rover « curiosity »
utilise un laser pour analyser à distance la composition de Mars :
(image de synthèse)
Dans ce TP, nous allons utiliser les propriétés de la lumière LASER (onde EM
monochromatique et cohérente) pour sonder à l’échelle microscopique la
surface d’un CD et d’un DVD. Vous disposez des documents 1 à 3 fournis en
annexe.
OBJECTİF : Identifier le CD et le DVD parmi les deux disques mis à votre disposition
Travail attendu :
1) ANALYSE du problème et formulation d’un protocole
2) REALISATION du protocole (après validation du professeur) et réalisation précise de mesures.
3) COMMUNICATION orale du travail réalisé et des résultats obtenus avec leur incertitude (une conclusion
cohérente avec le problème et utilisation d’un vocabulaire scientifique adapté).
Attention : votre compte-rendu doit être enregistré dans Z – Mme Talon avant la fin du TP
Document 1
Le CD est constitué d'un substrat en matière plastique (polycarbonate) et d'une fine pellicule métallique
réfléchissante. La couche réfléchissante possède une succession de creux et de plats disposés sur la piste physique.
Ainsi lorsque le laser traverse le substrat de polycarbonate, la lumière, réfléchie par la couche réfléchissante, est
captée par une photodiode. L'intensité lumineuse captée passe par un minimum à chaque fois que le laser passe
d'un creux à un plat (ou vice-versa), c'est ce qui permet de coder l'information. Les creux ont une profondeur de
0,168 μm, une largeur de 0,67 μm et une longueur variable. Les sillons sont alors séparés d'une distance a = 1,7 µm.
Le DVD est constitué de manière identique mais sa capacité de stockage est six fois plus importante grâce à des
creux plus petits et donc plus nombreux. Les sillons sont alors séparés d’une distance a = 0,74 µm.
Document 2
Un réseau correspond à un ensemble de fentes très fines. Chaque fente est séparée
de la suivante d’une distance a. Lorsqu'on éclaire le réseau par un faisceau laser, on
peut observer des taches lumineuses sur un écran, dues aux interférences des ondes
issues de chaque fente éclairée.
La lumière laser de longueur d'onde λ issue des différentes fentes du réseau interfère
𝐤.𝛌
dans des directions θk repérées par rapport à la normale au réseau et telles que :
sin θk =
𝐚
où k correspond à l’ordre de d'interférence et a la distance entre deux fentes.
Exemples :
k = 0 pour la tâche centrale dans la direction du faisceau
k = 1 pour la première tâche à partir de la tâche centrale
k = 2 pour la deuxième …
Rappel :
tan θ =
𝑥
2∗𝑑
Vue de l’écran
Document 3
Le résultat d’une mesure m s’écrit : M = m ± ΔM
Incertitude sur une grandeur calculée à partir d’une expression du type c = b*h/d :
Δc
c
Δb
Δh
Δd
𝑏
h
𝑑
= √( )2 + ( )2 + ( )2