F. Réponses aux sujets BAC p. 78 ts BAC p. 78

rave que le
u son perçu
gnement de
oiture télé-
02 440
e la vitesse
e bien qu’il
ure.
e la voiture,
d donc bien
sse crédible
se.
¬
1­­­
®
ve-souris à
ultrasonore
=5,6 mm.
rapport à la
ractent peu
éfléchie par
des insectes
e fréquence
le se trouve
fet Doppler.
des fentes
’écran sera
selon l’axe
par la fente
iffractée.
ad .
© Éditions Belin, 2012
Hz .
© Éditions Belin, 2012
© Éditions Belin, 2012
2
l’ordre de 10 m 1 mb; la vision de la scène
taille de la proie. Les proies diffractent peu
est
donc
obstruée par l’obstacle.
b.
La
largeur
de
la totalement
figure d’interférence
l’onde émise parvenir
qui sera jusqu’aux
donc bien oreilles
réfléchiedepar
l’auditeur. Cela
1. La angulaire
lumière peut
être
déviée à cause de
26
dépend
de
l’ouverture
de
la figure
l’obstacle. Parest
ailleurs,
la plupart
des de
insectes
possible
car la taille
l’obstacle (1 m) est la diffraction, car les fentes
sont
fines.
λ
ne perçoiventdu
pas
les ultrasons
fréquence
θ = , qui
diminue
également
de diffraction
même
ordre dede
grandeur
que celle
de la
d
sin
T
at '
élevée émis par
la chauve-souris.
2.F.
a. Réponses
longueur
d’onde de l’onde sonore. Toutefois,
aux
sujets BAC p.
c
lorsque O diminue.
En conclusion,
la figure
b. Elle perçoit
la distance à laquelle se trouve
Exercice
21/p.76
28/p.79
la diffraction est très marquée pourd’interférence
les sons Exercice
'M
2S('t/T)
2S't
2S (dsinT/O).
donc
est moins étalée et l’intersa proie et sa vitesse relative par effet Doppler.
c 340
b.
y1.a Les
interférence
est moins
avec
le laserconstructive
vert.
interférences
sont : si 'M 2Sk
28Il large
= 3,4 m > a =frange
1 m pour
graves : λ = =
k Odeux ondes réfléchies
100des fentes
a.
constructives
si
les
21 1. a. Si l’on occulte f l’une
avec k entier,
T tache
. sur le
créesin
une
22 1. a. La diffraction
d
un son
grave de
Hz, sera
l’onde diffractée
d’Young, la figure
observée
sur100
l’écran
sont
en
phase, c’est-à-dire
si 'I 2kS, k
détecteur
du
fait
de
la
limitation
de
l’onde
a. La différence de phase lumientre deux fentes
donc tout
l’espace
lui est offert et 3.
une figure deoccupe
diffraction
étalée
selon qui
l’axe
entier
:
les
premières
franges
brillantes
au passage de la monture de la lunette.
d sinθ
donc
aisément
oreilles neuse
de l’audiOx. En effet, parvient
la lumière
passant
par aux
la fente
correspondent
aux
épaisseurs
e
telles
esta égale
à un nombre
entier de fois 2πque :
b.
Si
la
lentille
un
diamètre
plus
important,
λ
teurdimension
; mais l’estsera
moins
pour les sons aigus :
λ 3λ 5λ
unique de petite
diffractée.
2
ne = plus
, réduites,
,
, etc.constructive
donc
la
condition
d’interférence
les
taches
de
diffraction
seront
c
340
2 2 2
O 650 ¸ 10λ9= =
1 mimages seront
3 = 0,34 m < a =les
est
inchangée.
angulairement
mieux
f9,3¸110
rad .
b. T b. destructives
si elles
sontrésoen opposition de
000
6
a
70 ¸ 10
b.
En
multipliant
les
fentes,
on multiplie
l’inlues,
c’est-à-dire
plus
nettes.
soit un cône d’ouverture angulaire
phase : 'I (2k1)S. Les franges
sombres
tensité
lumineuse
transmise.
λ c
340
correspondent donc aux épaisseurs telles que
= radian,
= = peut=l’assi0,3 rad ≈ 20°
Comme T est petit etθen
c.
Comme
T pour qu’il y ait
a fa on
1 000
2ne
0, O, les
2O, directions
etc.
!/2
3. COMPORTEMENTS
ONDULATOIRES
37 deux rayons
interférence
constructive
de
ces
miler à sa tangente
: tan
Tplus
T, or
tande
θ =1 000. Hz.
pour un
son
aigu
2.
L’interférence
est
destructive
si l’épaisseur
D
dépendent de la longueur d’onde, sauf si
La largeur de la tache est donc :
est quasi-nulle, on visualise alors une frange
2. La lumière ne subit pas de diffraction par
3 · 1,0 1,9 · 102 m 1,9 cm.
k 0, alors on observe une déviation préféA 2TD 2 · 9,3le
· 10pilier
sombre.
car sa longueur d’onde est très inférentielle de la lumière différente suivant les
2. a. Les deux faisceaux
quasimentde
superrieure à sont
la dimension
l’obstacle : O de
3. On détecte
les franges sombres, qu’on
longueurs
d’onde.
posés puisquel’ordre
les trous
desont
106très
m proches.
1 m ; la vision de la scène
numérote à partir de k 1 en haut, et on
b. Les ondes est
lumineuses
passantobstruée
par deux
donc totalement
par l’obstacle.
note zk la position de la frange sombre n° k.
fentes d’Young différentes peuvent aboutir en
kλ
L’épaisseur est telle que e( z k ) = .
un même point de l’écran d’observation grâce
2n
à la diffraction qui les dévie.
Sur la photo en rouge, en prenant O 633 nm,
Réponses
auxissues
sujets BAC p. 78on trouve :
c. Elles peuventF.
interférer
car elles sont
d’une unique source primaire.
e (m)
1. Leson
interférences
d. La zone dans28
laquelle
observe dessont
inter-:
a.
constructives
si
les
deux
ondes
réfléchies
férences est la zone de recouvrement des
1,6
x
2λD si 'I 2kS, k 1,4
sont
en
phase,
c’est-à-dire
. Il
faisceaux. La taille est donc 2θD =
x
a
entier : les premières franges brillantes 1,2
est donc nécessaire
que
la
taille
des
fentes
1
correspondent aux épaisseurs e telles que :
x
soit suffisamment petite pour λpermettre
3λ 5λ un
0,8
x
2ne = ,
,
, etc.
phénomène de diffraction marqué.
0,6
2 2 2
x
destructives
0,4
3. Pour que i !b.100
Pm, il fautsi: elles sont en opposition de
x
phase
'Iµ(2k1)S.
Les
λD
1 :100
m
λD franges sombres 0,2
.
> 100 µ mcorrespondent
⇔ >
⇔ b<
z (m)
donc
aux
épaisseurs
telles
que
0
λD
100 µ m
b
b
– 0,14
– 0,1
– 0,06
– 0,02 0
2ne 0, O, 2O, etc.
Soit :
0,650 Pmq
2.1,0
L’interférence
b
6,5¸ 103 est
m destructive
6,5 mm . si l’épaisseur
29 1. Il est question du phénomène de dif100 Pm
est quasi-nulle, on visualise alors une frange
fraction
de la lumière par un obstacle de peIl faut donc que
la distance séparant les deux
sombre.
tite
dimension.
fentes soit inférieure
à 6,5 mm
que l’in3. On détecte
lespour
franges
sombres, qu’on
terfrange soit numérote
suffisant grand
afin
de
à partir de k visua1 en haut, et on 2. Le miroir est l’élément diffractant. Augmenter
liser les franges
à l’œil
note
zk lanu.
position de la frange sombre n° k. son diamètre permet de collecter d’avantage
de lumière et donc d’avoir une image de meil4. Toutes choses étant égales par ailleurs,
en k λ
L’épaisseur est telle que e( z k ) = .
leure luminosité et limite la diffraction qui est
passant d’un laser rouge à un laser vert, on 2n
diminue O. Sur la photo en rouge, en prenant O 633 nm, d’autant moins marquée que l’objet diffractant
λD
est de grande dimension.
trouve
:
i=
a. On diminue on
donc
l’interfrange
.
b
b. La largeur de la figure d’interférence
dépend de l’ouverture angulaire de la figure
3. COMPORTEMENTS ONDULATOIRES
39
λ
de diffraction θ = , qui diminue également
a
lorsque O diminue. En conclusion, la figure
d’interférence est moins étalée et l’interfrange est moins large avec le laser vert.
22 1. a. La diffraction crée une tache sur le
détecteur du fait de la limitation de l’onde lumineuse au passage de la monture de la lunette.
b. Si la lentille a un diamètre plus important,
les taches de diffraction seront plus réduites,
les images seront angulairement mieux résolues, c’est-à-dire plus nettes.
3. COMPORTEMENTS ONDULATOIRES
37
78
e (m)
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
x
x
x
x
– 0,14
– 0,1
29 1. Il est questio
fraction de la lumière
tite dimension.
2. Le miroir est l’éléme
son diamètre permet
de lumière et donc d’
leure luminosité et lim
d’autant moins marqu
est de grande dimens
3. COMPORTEMENT