ECE PHYSIQUE 4/ DIFFRACTION, TÉLÉSCOPE, TÂCHE D'AIRY

pourquoi on réalise des télescopes aux ouvertures de
1/ LA VOITURE EN SUSPENSION plus en plus grandes ?
Protocole : accrocher un objet de masse m=200g a un ressort de raideur k=19 N.m/1 lui même 4 docs : - liste de matériel – doc sur la tâche d'Airy -
accroché à une potence. Sur la potence fixer un repère ( équerre, règle) pour étalonner sur logiciel. document présentant le chemin (très simplifié) de la
- filmer quelques oscillations avec la camera : commencer la vidéo en filmant le ressort et l'objet lumière depuis l'ouverture du télescope jusqu'à l’œil
dans sa position d'origine (au repos pour placer l'axe) puis tendre le ressort pour filmer les oscillat° de l'opérateur - l'explication du critère de Rayleigh
- passer la vidéo sur Avimeca, étalonner avec le repère en pensant à placer l'origine avec l'axe y Etape 1: On doit faire un montage de diffraction, ouverture de 0.4mm, écran transparent et une
orienté vers le bas sur la position d'équilibre, placer les points, et pointer la position de l'objet caméra comme système d’acquisition. A l'aide de la caméra prendre une photo de la tache qui
suspendu (seulement sur les images où il était situé au plus bas) : ça nous donnait "y". apparaît sur l'écran puis avec logiciel déterminer la largeur de la tache d'Airy (l'échelle est sur
- Puis calculer les 3 énergies méca grâce aux valeurs de la position en y : Em=(1/2)*k*y²) : lorsque l'écran, on convertit les pixels en cm (produit en croix)) : 0,49 cm pour une fente de 0,08 cm
le ressort était le plus étendu (au plus bas) lors de 3 oscillations successives disposée à 1,5 m de l'écran : on fait attention à bien prendre les deux petites taches noires des
Dissipation d'énergie? oui car les 3 énergies mécaniques sont décroissantes donc Em diminue. deux côtés de la tâche centrale.
Que faire pour limiter le nombre d'oscillation? augmenter résistance ressort, et masse du poids Etape 2: Répondre à trois questions qui permettent de relier au sujet du télescope:
pour augmenter les frottements d'air afin d'augmenter la perte d'énergie et donc limiter les - que ce passe-t-il quand l'ouverture est plus grande ? Qu'en conclure ? Plus l'ouverture est
oscillations. grande plus la tache d'Airy est petite, donc plus le système est "résolu"et donc plus le motif
observé sera net car le phénomène de diffraction est quasiment absent (et ainsi observable). D'où
l'utilisation de télescopes larges pour pouvoir distinguer les étoiles doubles et non des "tâches".
2/ FIBRE OPTIQUE
Il faut montrer que la fibre optique (transmission guidée) est plus efficace qu'une transmission libre 5/ INTERFÉRENCES ET IRISATION / FENTES YOUNG
pour un son. Doc 1: Spectre d'un laser, lumière monochromatique, Spectre lumière blanche, lumière
- schéma à compléter avec le matériel:MP3→Del→Fibre→Photodiode→ polychromatique (vert,bleu,rouge) et irritations
MP3→Del→Fibre→Photodiode→ MP3→Del→Fibre→Photodiode → oscilloscope. Au dessus de Doc 2: Valeur de la distance de l'Interfrange proportionnel à la longueur d'onde
chaque flèche il fallait dire la nature du signal (électrique, lumineux, sonore). Doc 3: Tableau des longueurs d'ondes du bleu vert et jaune.
- montage: brancher à l'ordi et utiliser LatisPro: relever la fréquence, la période et l'amplitude. - Réaliser un schéma d'interférences avec une lumière monochromatique.
- 4 tests à faire en faisant varier les conditions de l'expérience (distance émetteur/récepteur, - mesurer l'interfrange en pixel (entre 7 et 8 pixels) avec un logiciel de traitement d'images
transmission libre/guidée...) tout en relevant toujours la fréquence, la période et le temps. - on nous donne une photo d'une figure d'interférences d'une lumière polychromatique, on
Conclusion sur l'efficacité de la fibre optique par rapport à une transmission libre pour le son. demande de la décomposer en rouge, vert, et bleu : le logiciel créé 3 autres photos des figures
d'interferences, il faut garder uniquement la photo correspondant à la couleur verte car les deux
3/ CINÉTIQUE DE CRISTALLISATION autres sont données. Il faut calculer l'interfrange pour la couleur verte (réponse autour de 300px),
déterminer l'évolution du rayon d'une cristallisation en fonction du temps ! celles du rouge et bleu sont déjà données. (Attention à ne pas se tromper entre la figure du rouge,
- déterminer la dimension du champs optique (définition donnée dans le sujet ): On a une photo d'un du vert et du bleu car elles apparaissent toutes blanches).
cristal qui fait une certaine taille en pixels et dessus il y à une double flèche qui nous indique Pour déterminer les interfranges de chaque couleur en pixel, on va te faire utiliser un logiciel qui
l'échelle en cm → produit en croix pour savoir la largeur de la photo. donne dans un coin la position de ton curseur par rapport au début de la photo (en pixel).
Le but est de mesurer cb de pixels fait la longueur de la flèche. Notez la position de l'axe des x de Donc I = différence entre l’abscisse du pixel de fin et l’abscisse du pixel du début de ton
votre pointeur au deux extrémités de la flèche qui sera indiquée dans une case a gauche, puis faire la interfrange.
soustraction pour trouver le nb de pixels. - Faire une étude graphique : un graphique la longueur d'onde de chacune des couleurs
primaires (fournies dans le doc élève) en fonction de l'interfrange.
Protocole : - Interpreter le graphique
- Il faut ensuite visualiser l'évolution de la taille du rayon de cristal en fonction du temps sur logiciel, Pourquoi la figure d'intérférences polychromatique présente une irisation ?
faire un pointage (centre du repère: centre du cristal; échelle: longueur de l'image EN METRES =
valeur trouvée à la première question. Activer le zoom pour plus de précision) 6/ VOL PARABOLIQUE DE L'AIRBUS A300 ZERO-G
Envoyer ensuite les valeurs sur régressi et tracer f(t)=X Enfin il faut modéliser les courbes avec les Pendant le vol de 2H30, une série de paraboles offre environ 5 minutes d'apesanteur au total.
équations données (le premier c'est celui du modèle de la fonction puissance (A x t^B) et l'autre celui L'avion monte puis pique du nez, suivant la courbe de <<chute libre>> → ressenti d'apesanteur
de la fonction affine (A x t+B)) Doc 1 : courbe montrant l'altitude et la vitesse d'un avion permettant des périodes à ZERO-G .
- choix entre deux fonctions, laquelle est la plus précise ? (l'une affine et l'autre avec des puissances) Doc 2 : ce document nous explique que les frottements sont à négliger car compensés par le moteur.
- comparer les incertitudes des deux fonctions et choisir celle avec le plus petit écart relatif On nous donne la valeur de g. Outil d'analyse : Regressi.
la réponse est la première la fonction avec une puissance car il prend bien en compte le point Analyse d'une vidéo d'une balle lancéee: 2 balles qui partent l'une de gauche et l'autre de droite.
d'origine et le tracé suit mieux la tendance de la courbe.. Celle de fauche est envoyée par une main et a une trajectoire ample, celle de droite a une trajectoire
peu ample et apparait déjà en descente. précision et pas bien réussis à souffler sur le tube.
1) Pourquoi la video n est pas exploitable entierement? Parce qu'il faudrait que la balle soit en 8/ CODES BARRES :
chute libre, donc qu'elle ne soit pas propulsée par la main donc elle n'est exploitable que depuis le - brancher le laser, de l'aligner avec la photodiode et de mettre en donnée sur generis 20sec
moment où la personne lâche la balle et le moment où celle-ci arrive au niveau du sol (on prend ...