Interférences lumineuses II

Exercice I

-            On réalise l’expérience d’un dispositif interférentiel d’YOUNG. On éclaire les fentes F₁ et F₂ par une radiation monochromatique F, de longueur d’onde λ= 0,6μm.

Un écran d’observation (E) est placé à la distance D du plan des fentes F₁ et F₂.

La distance entre la 2^ème frange brillante, située d’un côté de la frange centrale et la 4^ème frange obscure, située de l’autre côté est x= 0,55mm.

1°)a) Faire le schéma du dispositif expérimental en indiquant clairement le champ d’interférence et la marche des rayons lumineux.

     b) Quel est le phénomène physique qui se produit sur l’écran (E) ?

2°) Définir et calculer l’interfrange i.

3°) Calculer la distance D qui sépare le plan des fentes à l’écran (E), sachant que la distance entre les deux fentes F₁ et F₂ est égale à a=9,13mm.

4°) On remplace la source F par une autre qui émet deux radiations de longueurs d’ondes λ₁= 0,4μm et λ₂=0,6μm.

Calculer la distance entre la première et la deuxième coïncidence des franges brillantes.

Exercice II

-          Dans un dispositif interférentiel du biprisme de Fresnel, l’angle au sommet A est faible, la source lumineuse ponctuelle S est située à la distance d₁=30cm du biprisme.

L’écran d’observation (E) est parallèle au plan contenant les 2 images virtuelles S₁ et S₂ de la source S, et se trouve à la distance d₂ =1,5m du prisme.

La distance entre S₁ et S₂ est S₁S₂=a=1,8mm.

L’indice de réfraction du biprisme est n=1,5 lorsque la longueur d’onde de radiation utilisée est λ=0,5μm

1°)a) Faire le schéma du dispositif interférentiel, tracer la marche des rayons lumineux, préciser le champ d’interférence.

     b) Calculer, en radian, la valeur de l’angle A.

2°) Calculer la largeur du champ d’interférence observé sur l’écran(E).

3°)a) Définir et calculer l’interfrange i.

     b) La frange centrale est d’ordre zéro. Calculer la distance séparant la sixième frange brillante à gauche de la frange centrale et la troisième frange obscure à droite  de cette frange centrale.

4°) Calculer le nombre de franges obscures observées dans le champ d’interférence.

Exercice III

-        On réalise l’expérience d’interférences lumineuses avec les fentes d’Young et une radiation monochromatique de longueur d’onde λ=0,60μm.

Un écran d’observation (E) est placé à la distance D=2m du plan des fentes F₁ et F₂.

1°) Faire le schéma du dispositif expérimental en indiquant clairement le champ d’interférence.

2°) La longueur occupée par 10 interfranges sur l’écran d’observation est L=6mm.

a)   Définir et calculer l’interfrange i.

b)   Calculer la distance a séparant F₁ et F₂.

c)   L’écran d’observation est maintenant placé à la distance D=1,5m du plan des fentes F₁ et F₂.

3°) Calculer la nouvelle interfrange i’.

4°) En déduire la nouvelle longueur L’  occupée par 10 interfranges.