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Sujets 2020 / Physique-Chimie
Sujet 52: Diffraction dans un télescope
Matière: Physique-Chimie
Thème: Physique
Type: Obligatoire Session: 2020
Source:
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Par contre, si l'ouverture est faible, l'onde transmise est presque sphérique. Ondelettes de Huygens
Si l'ouverture est large devant la longueur d'onde, l'onde sortante est plane. Si l'ouverture est petite, l'onde sortante est sphérique. Il y a diffraction. ASL/B. Diffraction dans un télescope - Sujet 47 - ECE 2019 Physique-Chimie | ECEBac.fr. Mollier
Plus l'ouverture est petite, plus la diffraction sera importante. En fait, l'angle de divergence du faisceau est inversement proportionnel à la taille de l'ouverture. Notez bien ce résultat, il est important en astronomie. La diffraction se manifeste lorsque la lumière croise un objet dont les dimensions sont comparables à sa longueur d'onde (plus généralement des variations d'opacité sur des échelles de l'ordre de la longueur d'onde, comme des bords francs par exemple). Figure de diffraction
Voici quelques exemples de figures de diffraction. On les obtient en cherchant à faire l'image d'une source ponctuelle située à l'infini (une étoile) avec une lentille devant laquelle on place un diaphragme. Exemples de figures de diffraction
À gauche, la figure de diffraction donnée par une ouverture carrée.
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Sommaire
Introduction
Principe général
Diffraction d'un laser avec une fente
Exercices
Le phénomène de diffraction se produit quand une onde rencontre un obstacle ou un trou dont les dimensions sont de l'ordre ou inférieures à la longueur d'onde de l'onde. Ce chapitre utilise beaucoup de notions vues dans le chapitre sur les ondes (longueur d'onde, célérité etc…). Il est donc fortement recommandé de bien le connaître avant d'aborder la diffraction
Nous verrons également dans ce chapitre les propriétés des lasers (on pose souvent des questions dessus! ). Principe général
On rappelle tout d'abord qu'une onde est caractérisée par:
sa longueur d'onde λ en m
sa fréquence f en Hz
sa célérité c en m. s -1
Les trois valeurs sont reliées par la formule:
Nous allons nous intéresser essentiellement à la longueur d'onde λ de l'onde. Diffraction dans un telescope ece 1. On va se placer dans une situation où l'onde va rencontrer une ouverture ou un obstacle. Par exemple on envoie de la lumière sur une plaque avec un trou dessus, ou on envoie de la lumière sur un fil, ou des vagues arrivent sur une digue présentant une ouverture etc…
L'ouverture ou l'obstacle va avoir une longueur caractéristique que l'on notera toujours a.
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Mise en évidence de la diffraction
Ce n'est pas la première fois que nous sommes confrontés à la diffraction. Souvenez vous du chapitre 1 lorsque l'on cherchait à isoler un rayon lumineux. Qu'avions-nous vu? En réduisant progressivement la taille du diaphragme, le diamètre du faisceau diminuait, puis, mystérieusement recommençait à croître. En dessous d'un certain diamètre du diaphragme, le faisceau diverge. Ce phénomène est appelé diffraction. Isoler un rayon lumineux? Il est impossible d'isoler un rayon lumineux à cause de la diffraction. Crédit:
ASM/B. Mollier
Apparition de la diffraction
La diffraction est cette tendance naturelle qu'a la lumière à diverger dès qu'on cherche à la confiner (au passage d'un diaphragme par exemple). La diffraction est due à la nature ondulatoire de la lumière. Si on reprend le modèle d'ondelette de Huygens, on parvient à sentir le phénomène. Diffraction dans les télescopes - SOS physique-chimie. Lorsque l'ouverture est grande, l'onde plane incidente ressort quasiment plane. Le phénomène de diffraction est négligeable.
La plupart des exercices font intervenir une onde particulière: l'onde laser, émise par un laser. Le laser a trois propriétés à connaître ABSOLUMENT car cela peut t'être demandé (par exemple question du bac 2017 Amérique du Nord: « rappeler les trois principales propriétés du faisceau d'un laser »):
– la lumière est monochromatique (constituée d'une seule longueur d'onde);
– la lumière est directive: le faisceau lumineux se propage dans une seule direction;
– la lumière est cohérente: les ondes émises sont en phase. Ces trois propriétés sont à apprendre PAR CŒUR!!! Mais il n'y a pas que ça à connaître! Diffraction dans un telescope ere numérique. On va effectuer la diffraction d'un laser par une fente verticale de largeur « a » et regarder ce que l'on obtient sur un écran. Le schéma est le suivant:
Comme tu le vois la figure obtenue n'est pas une fente verticale mais un ensemble de tâches, de plus en plus petites au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la tâche centrale. Tu remarqueras que la fente est verticale mais les tâches sont horizontales.
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