11 exemples d'ondes lumineuses
Portez une attention particulière aux déclarations suivantes :
(1) Remplacez la grille par une grille avec un plus grand nombre de lignes par millimètre.
(2) Lumière qui passe du bleu au jaune
(3) Changer la lumière émise du rouge au vert
(4) Rapprochez l'écran de la grille
L'effort visant à élargir la bande brillante dans l'expérience de diffraction comprend...
Discussion
Formule d'interférence à deux fentes (interférence constructive) :
La largeur de la fente (d) est très petite par rapport à la distance entre la fente et l'écran (L), de sorte que l'angle est très petit. Cet angle est si petit que la valeur de sin θ est proche de tangente θ.
sin θ ≈ tan θ = y / L
Description:
y = largeur de la bande brillante, n = ordre, λ = longueur d'onde, L = distance entre le réseau et l'écran, d = largeur de la fente.
d = 1 / (4000 lignes / cm) = 0,00025 cm
(1) Remplacez la grille par une grille avec un plus grand nombre de lignes par millimètre.
Exemple:
d = 1 / (1000 lignes / cm) = 0,001 cm
d = 1 / (2000 lignes / cm) = 0,0005 cm
d = 1 / (3000 lignes / cm) = 0,0003 cm
d = 1 / (4000 lignes / cm) = 0,00025 cm
D'après ce calcul, si le nombre de lignes par millimètre est plus élevé, alors la largeur de la fente (d) est plus petite. D'après la formule ci-dessus, si la largeur de la fente (d) est plus petite, alors la largeur de la bande brillante (y) est plus grande.
Cette affirmation est vraie.
(2) Lumière qui passe du bleu au jaune
La lumière bleue a une fréquence plus élevée que la lumière jaune, et inversement.
La lumière bleue a une longueur d'onde plus courte que la lumière jaune.
Si l'on passe du bleu au jaune, la longueur d'onde de la lumière augmente.
D'après la formule ci-dessus, si la longueur d'onde est plus grande, la largeur de la bande brillante (y) est plus grande.
Cette affirmation est vraie.
(3) Changer la lumière émise du rouge au vert
La lumière rouge a une fréquence plus basse que la lumière verte, et inversement.
La lumière rouge a une longueur d'onde plus longue que la lumière jaune.
Si la lumière passe du rouge au vert, sa longueur d'onde diminue.
D'après la formule ci-dessus, si la longueur d'onde est plus petite, la largeur de la bande brillante (y) est plus petite.
Cette affirmation est fausse.
(4) Rapprochez l'écran de la grille
Rapprocher l'écran de la grille signifie réduire L. D'après la formule ci-dessus, si la distance entre la grille et l'écran (L) est plus petite, la largeur de la bande lumineuse (y) est plus petite.
Cette affirmation est fausse.
2. Diffraction de la lumière
Lors d'une expérience de diffraction de la lumière utilisant un réseau de 4.500 1 traits/cm sur un écran placé à une distance L du réseau, la distance de la bande brillante du second ordre est de 1 mm. Si ce réseau est remplacé par un autre comportant 5.400 1 traits/ cm , la distance de la bande brillante du second ordre, mesurée à partir de la bande brillante centrale, est alors…
A. 0,6 mm
B. 0,9 mm
C. 1,2 mm
D. 1,6 mm
E. 2,2 mm
Discussion
Il est connu que :
d 1 = 1 / (4500 lignes / cm) = 1/4500 cm
n 1 = 2
y 1 = 1 mm = 0,1 cm
d² = 1 / (5400 lignes / cm ) = 1/5400 cm
n 2 = 2
Question posée : y 2
Répondre :
Formule d'interférence à deux fentes (interférence constructive) :
d sin θ = n λ
La largeur de la fente est très faible par rapport à la distance entre la fente et l'écran, donc l'angle est très petit. Cet angle est si petit que la valeur de sin θ est proche de tangente θ.
sin θ ≈ tan θ = y / L
d sin θ = n λ
d (y / L) = n λ
dy = n λ L
Information :
d = largeur de la fente, y = distance entre la lumière centrale et la lumière d'ordre n, n = ordre, λ = longueur d'onde, L = distance entre le réseau et l'écran.
Expérience 1 :
d²y² = n²λL
(1/4500)(0,1) = (2) λ L
0,1 / 4500 = (2) λ L
0,1 / (2)(4500) = λ L
0,1 / 9000 = λ L
Expérience 2 :
d²y² = n²λL
(1/5400)(y² ) = (2) λ L
y 2 / 5400 = (2) λ L
y 2 / (2)(5400) = λ L
y 2 / 10 800 = λ L
La longueur d'onde de la lumière (λ) utilisée est la même et la distance entre le réseau et l'écran (L) est également la même.
λ L = λ L
0,1 / 9000 = y 2 / 10 800
(0,1)(10 800) = ( y² )(9 000)
1080 = y² ( 9000)
y 2 = 1080 / 9000
y 2 = 0,12 cm
y 2 = 1,2 mm
La bonne réponse est C.
Interférence lumineuse
3. Deux fentes étroites, séparées par une distance de 2 mm, sont éclairées perpendiculairement. Sur un écran situé à 1 mètre des fentes, une quatrième ligne brillante se forme, à 1 mm de la ligne brillante centrale. La longueur d'onde de la lumière utilisée est…
A. 24 x 10⁻⁶ m
B. 8,0 x 10⁻⁶ m
C. 3,7 x 10⁻⁶ m
D. 2,0 x 10⁻⁶ m
E. 0,5 x 10⁻⁶ m
Discussion
Il est connu que :
Distance entre les fentes (d) = 2 mm = 2 x 10⁻³ mètres
Ordre (n) = 4
Distance entre l'écran et l'espace (l) = 1 mètre
Distance de la 4ème ligne brillante par rapport à la ligne brillante centrale (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ mètres = 10⁻³ mètres
Question : Longueur d'onde de la lumière ( λ )
Répondre :
Formule d'interférence à deux fentes (interférence constructive) :
d sin θ = n λ
La distance entre les fentes est inférieure à la distance entre les fentes et l'écran, de sorte que l'angle est très petit. Cet angle étant très petit, la valeur de sin θ est proche de tan θ.
Longueur d'onde de la lumière ( λ) :
La bonne réponse est E.
4. Dans l'expérience de Young, deux fentes étroites, distantes de 3 mm, ont été utilisées, et un écran a été placé à 1 m des fentes. Si la sixième lumière est produite à une distance de 1 mm de la lumière centrale, alors la longueur d'onde de la lumière utilisée est…
A. 0,5 x 10⁻⁶ m
B. 2,0 x 10⁻⁶ m
C. 3,7 x 10⁻⁶ m
D. 8,0 x 10⁻⁶ m
E. 24 x 10 -6 m
Discussion
Il est connu que :
Distance entre les fentes (d) = 3 mm = 3 x 10⁻³ mètres
Ordre (n) = 6
Distance entre l'écran et l'espace (l) = 1 mètre
Distance de la 6ème ligne brillante par rapport à la ligne brillante centrale (y) = 1 mm = 1 x 10⁻³ mètres = 10⁻³ mètres
Question : Longueur d'onde de la lumière ( λ )
Répondre :
Longueur d'onde de la lumière ( λ) :
La bonne réponse est A.
Caractéristiques des ondes lumineuses
5. Caractéristiques des ondes :
(1) forme d'onde longitudinale
(2) peut réfracter
(3) peut interférer
(4) peut être polarisé
(5) sa propagation nécessite un milieu
L'affirmation ci-dessus, qui décrit une caractéristique des ondes lumineuses, est le nombre…
A. (1), (2) et (3)
B. (1), (2) et (4)
C. (1), (3) et (5)
D. (2), (3) et (4)
E. (2), (2) et (5)
Discussion
La bonne réponse est D.
6. Question n° 29 de l'examen national de physique SMA/MA 2015/2016
Faites attention à la déclaration suivante !
(1) Peut interférer
(2) Expérience de polarisation
(3) Expérience de diffraction
(4) Rampant sans milieu
(5) Peut être reflété
L'affirmation correcte ci-dessus concernant les propriétés des ondes sonores est...
A. (1), (2) et (3)
B. (1), (3) et (5)
C. (1), (4) et (5)
D. (2), (3) et (4)
E. (3), (4) et (5)
Discussion
(2) La polarisation est le phénomène observé pour les ondes transversales. Les ondes sonores sont des ondes longitudinales.
(4) Les ondes qui se propagent sans milieu sont uniquement des ondes électromagnétiques, les ondes sonores sont des ondes mécaniques qui nécessitent un milieu pour se propager.
La bonne réponse est B.
Réseau de diffraction
7. Un réseau de diffraction comporte 4 000 traits par cm. Une lumière monochromatique est projetée sur le réseau et produit une raie brillante du second ordre. Si l’angle de déviation est de 30 ° , alors la longueur d’onde de la lumière est de… (1 Å = 10⁻¹⁰ m).
A. 3 000 Å
B. 4 000 Å
C. 5 000 Å
D. 5 500 Å
E. 6 000 Å
Discussion
Il est connu que :
Constante de réseau (d) = 1 / (10 000 lignes/cm) = 0,00025 cm = 2,5 × 10⁻⁴ cm = 2,5 × 10⁻⁶ mètre
Ordre (n) = 2
sin 30 ° = 0,5
1 Å = 10⁻¹⁰ m
Question : Longueur d'onde de la lumière (λ)
Répondre :
La bonne réponse est B.
8. Un faisceau de lumière monochromatique de longueur d'onde 2,5 × 10⁻⁷ m frappe un réseau composé de 10 000 traits/cm. Quel est l'angle de la raie brillante du second ordre ?
A. 30 o
B. 37 o
C. 45 o
D. 53 o
E. 60 o
Discussion
Il est connu que :
Constante de réseau (d) = 1 / (10 000 lignes/cm) = 0,0001 cm = 1 × 10⁻⁴ cm = 1 × 10⁻⁶ mètre
Ordre (n) = 2
Longueur d'onde de la lumière (λ) = 2,5 x 10⁻⁷ mètres
Question posée : Angle (θ)
Répondre :
La bonne réponse est A.
9. Interférence à deux fentes
Un faisceau de lumière jaune est projeté sur deux fentes, provoquant des interférences visibles sur l'écran. D'après l'énoncé suivant :
(1) La bande lumineuse s'élargira si la lumière jaune est remplacée par du bleu
(2) La bande brillante s’élargira si la distance entre les fentes est réduite.
( 3) Plus on s’éloigne de la lumière centrale, plus l’intensité est faible.
(4) plus on s'éloigne de la lumière centrale, plus l'intensité reste constante.
L'énoncé correct est…
A. (1), (3) et (4)
B. (1) et (3) seulement
C. (1) et (4) seulement
D. (2) et (3) seulement
E. (2) et (4) seulement
Discussion
La distance entre les fentes est inférieure à la distance entre les fentes et l'écran, de sorte que l'angle est très petit. Cet angle étant très petit, la valeur de sin θ est proche de tan θ.
Formule d'interférence à deux fentes (interférence constructive)
Information :
d = distance entre les fentes, y = distance de la nème ligne brillante par rapport à la ligne brillante centrale, l = distance entre l'écran et la fente, n = ordre, λ = longueur d'onde p de la lumière.
(1) La bande lumineuse s'élargira si la lumière jaune est remplacée par du bleu
D'après cette formule, le nombre de raies lumineuses (n) est inversement proportionnel à la longueur d'onde ( λ). Plus la longueur d'onde est courte, plus le nombre de raies lumineuses (n) est élevé. La lumière jaune a une longueur d'onde plus longue (fréquence plus basse) que la lumière bleue. Si l'on remplace la lumière jaune par de la lumière bleue, la longueur d'onde est plus courte, et donc le nombre de raies lumineuses (n) est plus élevé.
Cette affirmation est vraie.
(2) La bande brillante s’élargira si la distance entre les fentes est réduite.
D'après la formule ci-dessus, la distance entre les fentes (d) est directement proportionnelle au nombre de lignes brillantes (n). Si la distance entre les fentes diminue, le nombre de lignes brillantes (n) diminue également.
Cette affirmation est fausse.
(3) Plus on s’éloigne de la lumière centrale, plus l’intensité est faible.
L'intensité est liée au niveau de luminosité. Elle est inversement proportionnelle à la distance : plus la distance est grande, plus l'intensité est faible (la lumière est tamisée).
Cette affirmation est vraie.
(4) Plus on s'éloigne de la lumière centrale, plus l'intensité reste constante.
Cette affirmation est fausse.
La bonne réponse est B.
10. Un faisceau de lumière monochromatique de longueur d'onde 5 × 10⁻⁷ m est dirigé perpendiculairement au réseau. Si la distance entre l'écran et le réseau est de 2 m et qu'une lumière de troisième ordre apparaît sur l'écran à une distance de 150 cm du faisceau central, alors la distance entre les fentes est de…
- 4.10-6 m
- 3.10-6 m
- 2.10-6 m
- 3.10-7 m
- 2.10-7 m
Discussion
Il est connu que :
Longueur d'onde (λ) = 5 x 10-7 XNUMX ou XNUMX
l = 2 mètres
n = 3
y = 150 cm = 1,5 mètre
Demandé: constante de réseau
Répondre :
sin θ ≈ tan θ = y / l = 1,5 / 2 = 0,75 = 75 x 10 -2
Distance entre les intervalles :
d sin θ = n λ
d (75.10-2) = (3)(5.10-7)
d (75.10-2) = 15.10-7
d = (15.10-7) / (dix-2)
d = (15/75).10-5
d = (1/5)(10-5) mètres
d = (0,2)(10-5) mètres
d = 2.10-6 XNUMX ou XNUMX
La bonne réponse est C.
11. Un faisceau de lumière monochromatique de longueur d'onde 500 nm (1 nano = 10⁻⁹ s ) est incident perpendiculairement au réseau . Si le quatrième faisceau forme un angle de déviation de 30 ° , le nombre de traits par cm du réseau est de…
- 3000
- 2500
- 1250
- 1000
- 250
Discussion
Il est connu que :
Longueur d'onde (λ) = 500.10-9 mètres = 5.10-7 XNUMX ou XNUMX
= 30o
n = 4
Demandé: nombre de lignes par cm de grille
Répondre :
Distance entre les intervalles :
d sin θ = n λ
d (sin 30o) = (4)(5.10-7)
d (0,5) = 20.10-7
d = (20.10-7) / 0,5
d = 40.10-7
d = 4.10-6 XNUMX ou XNUMX
Nombre de lignes par cm de grille :
x = 1/4.10-6 XNUMX ou XNUMX
x = 0,25.106 ligne / mètre
x = 0,25.106 ligne / 102 cm
x = 0,25.104 ligne / cm
x = 25.102 ligne / cm
x = 2500 lignes / cm
La bonne réponse est B.
Source de la question :
2015/2016 SMA/MA Physique Questions ONU
