Annatuts 2018-2019, QCM 1, page 42

[Dr.Chopper]

Salut
Je ne comprend pas un item de ce qcm d'annatut

QCM 1 : Joy souhaite mesurer l’épaisseur de ses cheveux, pour cela elle éclaire un cheveu avec un faisceau laser. On observe sur un écran situé à 8m du cheveu une tache centrale de diffraction qui s’étale sur 6cm.
𝝀 = 𝟔𝟎𝟎𝒏𝒎
A) L’épaisseur du cheveu est de 1,6 m
B) L’épaisseur du cheveu est de 160m
C) Les taches à droite de la tache centrale son espacées périodiquement tous les 3 cm.
D) Les taches à droite de la tache centrale son espacées périodiquement tous les 6 cm
E) Les réponses A, B, C et D sont fausses

Je ne comprend pas pourquoi l'item C est juste j'aurai plutôt dit l'item d en faisant le calcul de l'interfrange on trouve 6cm mais apparement il faut divisé par 2 et je ne sais pas pourquoi

[Amandab]

Bonjour !
J'ai déplacé ton sujet dans la rubrique "QCM"
Ma co-tut te répondra dès que possible !

Bon courage

[Choups]

Hellooo !

(Déjà je me suis permise de modifier le titre de ton sujet pour que ce soit plus pratique, j'espère que tu t'y retrouveras quand même )

Alooors ! Mon explication va faire appel à quelques notions de terminales, donc accroche-toi

Déjà, ATTENTION

Tu me dis que tu as utilisé la formule de l'INTERFRANGE, mais elle concerne les INTERFERENCES.

On va se baser sur ce schéma pour tenter de comprendre ce qui n'allait pas !

Ici, on peut voir que la tâche satellite s'étend entre λ/b et 2λ/b. Elle s'étend donc sur λ/b.

A contrario, la tâche centrale s'étend à droite entre 0 et λ/b et à gauche entre 0 et -λ/b. Elle s'étend donc sur 2λ/b.

On peut donc en déduire que la tâche centrale mesure deux fois la taille de la tâche satellite.

Ici il fallait donc utiliser cette propriété (que le prof n'a que brièvement évoquée, je te l'accorde) pour résoudre le QCM (et SURTOUT PAS l'interfrange qui concerne les INTERFERENCES je le répète ).

Donc il faut bien que tu retiennes que : Longueur des tâches satellites = moitié de la longueur de la tâche centrale

(+ petit aparté : normalement on voit rapidement cette propriété en terminale quand on fait l'optique )

Bon courage pour cette année !

PS : Fais bien attention à distinguer les formules des interférences et de la diffraction, c'est hyper important et ça pourra t'éviter quelques erreurs à l'avenir .

[Dr.Chopper]

Décidément ce n'était ni la bonne rubrique ni le sujet approprié désolé
Bon je récapitule parce que l'optique va me rendre..

Déjà merci pour ta réponse super bien développée en plus tu viens de me faire percuter que je mélangeais interférence et diffraction en qcm

Du coup si j'ai compris dans ce type de qcm on est toujours face à de la diffraction si ce n'ai pas mentionné et des interférence si on à une allusion à 2 sources avec par exemple "2fentes" qui permet de créer 2 sources à partir d'une même source unique. Après on peut avoir les deux en même temps mais sa me paraît plus complexe et ce n'ai pas trop abordé..

Ensuite la différence entre les deux sur une figure c'est l'intensité de la tache centrale et la tâche centrale qui mesure deux fois la taille de la tâche satellite pour la diffraction alors que sur une figure d'interférence toutes les taches sont semblables.

Après on a différentes formes pour chaque type d'interférence et de diffraction (application pur des formules du cours) mais ou j'ai un petit soucis c'est lorsque que tu me dis que l'interfrange ne concerne que les INTERFERENCES car dans les:

- interférenceje suis d'accord on à i=(lambda x D)/a
-diffraction L= (2lambda x D)/a d'ailleurs c'est à partir de cette formule que l'on retrouve la largeur de la fente (épaisseur du cheveu) dans ce qcm

Du coup l'interfrange apparaît bien aussi dans la diffraction.. j'ai surement sauté une étape ou pas compris un truc

[Choups]

Coucou !

Alors déjà, c'est super si tu t'es rendu compte que tu confondais les deux, ça t'enlève déjà une grosse épine du pied

Ensuite, pour le QCM, ATTENTION il faut bien que tu lises l'énoncé ! +++

Si on te parle d'un cheveu ou d'un obstacle en général dont la taille est similaire à la longueur d'onde, il s'agit de DIFFRACTION.

Si on te parle de réseau optique, de couche mince ou de couche anti-reflet, alors là il s'agit d'INTERFERENCES.

De manière générale, il faut que tu trouves les mots-clés dans l'énoncé pour savoir de quoi on parle.

Ensuite, tu as également évoqué la possibilité d'avoir ces deux phénomènes combinés. Ce n'est tombé qu'une seule fois en 2014 (donc il y a un bon moment) et le prof avait donné un schéma qu'il fallait analyser (donc on savait direct ce à quoi on avait affaire).

Pour la différence entre diffraction et interférences au niveau de la figure, tu as tout bon ! De ce côté-là c'est nickel !



Enfin, le problème pour les interfranges, c'est que tu me donnes 2 formules qui certes, se ressemblent, mais elles représentent des choses différentes (je te l'accorde, l'optique ondulatoire n'est pas la partie la plus facile de la physique ). Explications :

La première formule, des interférences : i=(lambda x D)/a

Ici on a : i qui représente l'INTERFRANGE
lambda pour la longueur d'onde
D la distance par rapport à l'écran
a la distance entre les deux sources lumineuses.

Donc on a bien l'interfrange qui apparait (soit la bande sombre entre deux bandes claires)

La deuxième formule, de la diffraction : L= (2lambda x D)/ b

Et là on a : L qui représente la largeur de la tâche centrale
lambda pour la longueur d'onde
D la distance par rapport à l'écran
b l'épaisseur de l'obstacle ou la largeur de la fente

Donc les formules ont beau se ressembler à mort ( ) elles représentent des choses bien différentes qu'il faut que tu réussisses à distinguer.

NB 1 : Fais bien attention a et b semblent représenter la même chose mais il faut quand même que tu les différencies bien parce qu'ils sont bien distincts ! ++

NB 2 : si ça te perturbe tant que ça, en terminale on voyait que la largeur de la tâche centrale correspondait à la largeur d'une tâche satellite + une bande sombre. Donc dans la diffraction, une bande sombre mesure la moitié de la taille de la tâche centrale (mais ce n'est pas à retenir ça hein ! C'est juste pour t'aider à comprendre ).

[Dr.Chopper]

Je comprend mieux pourquoi dans le qcm quand je calculais l'interfrange L je retombais sur les 6cm qui correspondait à la largeur de la tache centrale
Merci Choups pour ta réponse c'est parfait