TP corrigé - Julien Bernon

TP Physique n°2 : Mesurer l’épaisseur d’un cheveu
(Guendjoyan et Ezzedine)
Objectif : Découvrir un phénomène optique et l’utiliser pour mesurer l’épaisseur d’un cheveu
La diffraction
A.
Le phénomène de diffraction
Introduction :
Le phénomène de diffraction est observé lorsqu’un rayon de lumière est traversé par un objet de faible
dimension. Il fera l’objet d’une étude plus approfondie en Terminale S
Mise en évidence :
1°) Allumer le crayon optique et le diriger vers l’écran. Qu’observe-t-on ?
On peut voir qu’un point rouge apparaît à l’écran
Schéma :
2°) Placer maintenant un fil et sa diapositive dans l’encoche prévue à cet effet sur le support du laser et
faire en sorte que le fil traverse le rayon. Qu’observe-t-on alors sur l’écran ?
On observe une ligne rouge horizontale avec un point au milieu alors que le cheveu
est mis de façon verticale
Schéma :
3°) Recommencer avec des fils de différentes longueurs. Que peut-on dire ?
La tache qui correspond au fil de 0.1 mm est plus large que celle qui correspond au
fil de 0.19 mm
Conclusion : On peut en déduire que plus le fil est fin et plus la tache observée est
large
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B.
Protocole de mesure
On désire mesurer grâce au phénomène de diffraction le diamètre d’un cheveu
Protocole :
Proposer un protocole permettant à partir de fils de diamètres connus de déduire, par une méthode
graphique, le diamètre d’un cheveu :
On mesure la largeur de la tache lumineuse sur l’écran, on fait un graphique ayant
pour abscisse le diamètre du fil et pour ordonnée la largeur de la tache lumineuse.
On trace la courbe reliant les points correspondant au fil et à leur tache relative.
Ensuite, à partir de la courbe et connaissant la largeur de la tache, je le place au
niveau de sa largeur et je fais une droite horizontale le reliant à la courbe.
Schéma du montage :
Ecran
cheveu
Tache lumineuse
laser
support
Mesures :
Fil numéro :
Diamètre du
fil :
Longueur de
la tâche :
1
2
3
4
5
cheveu
0.1 mm
0.13 mm
0.15 mm
0.19 mm
?
1.8 cm
1.2 cm
1 cm
0.8 cm
1.6 cm
Conclusion :
Après lecture graphique, on peut dire que le cheveu mesuré à un diamètre de : environ 0,11 mm
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Fil de 0.1 mm
cheveu
Fil de 0.13 mm
Fil de 0.15 mm
Fil de 0.19 mm
Schéma obtenu
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