Mécanique
Contents
1. la distance de l excitateur d et d terminer les directions pour lesquelles les minimums d interf rence apparaissent Tenir compte de l chelle d af fichage pour d terminer la longueur d onde r elle voir le mode d emploi de la cuve ondes r duire la distance de l excitateur 4 2 cm et refaire les essais comparer les deux images d interf rence r gler des fr quences de 10 40 Hz par paliers de 5 Hz Observer chaque fois la longueur d onde la position et le nombre des hyperboles d interf rence Repr senter quel ques images d interf rence sur d autres feuilles transparen tes pour l valuation quantitative Comparer les images d interf rence Indication les changements de position des hyperboles d inter f rence peuvent tre observ s ais ment en diminuant ou en augmentant constamment la fr quence LEYBOLD Fiches d exp riences de physique P1 6 5 1 Fig 4 Montage exp rimental pour l interf rence double faisceau Fig 5 Branchement de l excitateur double a interrupteur du stroboscope h1 vis de r glage r glage de la profondeur d immersion b bouton r glage fin de la fr quence du stroboscope d a a a N Pr uniques dond Fig 6 Branchement de l excitateur d ondes rectilignes et montage outon r g S R tudede RAISON on es d essai pour l interf rence double faisceau der2. by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
3. D 0606 Brn M canique Etude des ondes Interf rence des ondes la surface de l eau Objectifs exp rimentaux LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Interf rence double faisceau d ondes la surface de l eau E Etude de l interf rence par double excitation d ondes circulaires en fonction de l cart des deux excitateurs et de la longueur d onde E Etude de l interf rence d ondes derri re une fente double H Comparaison des images d interf rence Principes de base La superposition d ondes circulaires coh rentes l endroit de jonction s appelle interf rence les ondes peuvent tre ampli fi es certains endroits diminu es voire limin es d autres L interf rence un point d pend du d placement des ondes circulaires interf rantes l une par rapport l autre ou plus exactement de la diff rence de marche des deux ondes cet endroit Pour une diff rence de marche As n x avec n 0 1 2 1 les d viations des ondes uniques sont additionn es c est dire qu il y a amplification maximale Pour une diff rence de marche as n 2 avec n 0 1 2 l1 les d viations sont soustraites c est dire que les deux ondes s liminent compl tement amplitudes gales Les points de diff rence de marche gales se trouvent sur des hyperboles Fig 2 dont les centres d excitation sont les foyers Leur position peut tre d crite par les angle
4. 4 2 cm d cart de centre centre repr senter la position des fentes et les hyperboles d inter f rence sur la feuille transparente mesurer la longueur d onde X l cart de centre centre entre les fentes d et d terminer les directions pour les quelles les minimums d interf rence apparaissent comparer l image d interf rence avec celle de l excitateur double distance 4 2 cm f 25 Hz faire varier l cart entre les fentes d en recouvrant la deuxi me et la quatri me fente fentes ext rieures comme indiqu en Fig 7 et refaire les essais P1 6 5 1 Exemple de mesure Deux photos avec des exemples de mesure pour l interf rence double faisceau sont repr sent es en fig 1 Tableau 1 directions des 3 premi res hyperboles d interf rence pour des minimums d interf rence avec 1 1 cm et diff rents carts d excitateurs d Exp rience Formule Ill 8 0 ch 12 22 3 9 11 9 4 2 7 22 39 7 5 23 1 La Fig 8 repr sente deux photos d exemples de mesure d in terf rence par excitation double et d interf rence derri re une fente double R sultats a Interf rence double faisceau derri re une fente dou ble Les ondes circulaires produites par l excitateur double se super posent aux endroits o elles se rencontrent Les r gions sans mouvements d ondes sont caract ris s par l effacement mini mums Les minimums et ma
5. irculaires coh rentes se for ment galement derri re les fentes L excitation double et les fentes doubles produisent les m mes images d interf rence Montage Le montage exp rimental est repr sent en fig 4 monter la cuve ondes sur une surface stable se conformer au mode d emploi de la cuve ondes monter deux excitateurs d ondes circulaires double exci tation 8 cm l un de l autre voir fig 8 pr parer l excitateur d ondes rectilignes l obstacle 4 fen tes simples et le tiroir de recouvrement fixer une feuille transparente sur l cran g avec du ruban adh sif R alisation a Interf rence double faisceau par double excitation ventuellement sortir le disque stroboscopique de la marche des rayons l aide de la vis molet e f de mani re ce que la plaque de verre au fond de la cuve ondes soit totalement clair e r gler la fr quence 25 Hz environ avec le bouton e et augmenter doucement l amplitude d excitation avec le bou ton d jusqu apparition de fronts d ondes nets voir le mode d emploi de la cuve ondes changer la profondeur d immersion avec la vis de r glage h1 si n cessaire observer la position et la valeur des maximums et minimums d interf rence repr senter la position des centres d excitation et les hyper boles d interf rence sur la feuille transparente mesurer la longueur d onde
6. ri re une fen e bouton r glage de la fr quence de l excitation d ondes te double f vis molet e rotation manuelle du disque stroboscopique h2 vis de r glage r glage de la profondeur d immersion g cran d observation b Interf rence double faisceau sur la fente double sortir l excitateur d ondes circulaires et placer l obstacle 4 comparer les mod les d interf rence des deux images d in fentes simples au milieu de la cuve ondes exactement terf rence sous la lampe r gler des fr quences de 10 40 Hz par paliers de 5 Hz brancher l excitateur d ondes rectilignes comme indiqu en Observer chaque fois la longueur d onde la position et le Fig 6 et le placer parall lement 5 cm de l obstacle nombre des hyperboles d interf rence Repr senter quel recouvrir les deux fentes int rieures avec les tiroirs de ques images d interf rence sur d autres feuilles transparen recouvrement fins comme indiqu en fig 7 cart de centre tes pour l valuation quantitative Comparer les images centre 4 2 cm d interf rence r gler la fr quence 25 Hz et augmenter doucement l am plitude d excitation jusqu apparition de fronts d ondes nets voir le mode d emploi de la cuve ondes changer la profondeur d immersion avec la vis de r glage h2 si n cessaire observer la position et la valeur des maximums et minimums d interf rence Fig 7 Fente double avec
7. s Fig 3 form s par l axe m dian et les centres d excitation Pour la valeur maximale sina n d 1i avec n 0 1 2 pour la valeur minimale m a 1 A sina n IV avec n 0 1 2 d cart de l excitateur longueur d onde Fig 1 _ Interf rence de deux ondes circulaires coh rentes photos En haut cart de l excitateur ponctuel 8 cm En bas cart de l excitateur ponctuel 4 2 cm P1 6 5 1 Mat riel 1 cuve ondes avec stroboscope moteur 401 501 en compl ment Liquide vaisselle feuilles transparentes feutres pour transparents ruban adh sif r gle rapporteur Fig 2 Repr sentation sch matique de l interf rence de deux ondes circulaires coh rentes E4 E2 excitateurs d ondes circulaires Fig 3 Direction des hyperboles d interf rence LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Les ondes circulaires coh rentes sont produites dans la cuve ondes au moyen d excitateurs d ondes circulaires par exemple reli s la membrane de l appareil d alimentation les ondes circulaires produites ont la m me amplitude et la m me fr quence La r flexion d ondes la surface de l eau circulaires sur un obstacle rectiligne conduit au m me r sultat Le reflet du centre d excitation forme le deuxi me centre d excitation Si des fronts d ondes rectilignes rencontrent un obstacle avec deux fentes troites des ondes c
8. ximums se trouvent sur des hyperboles avec les centres d excitation comme foyer Les relations con cernant la position des hyperboles nonc es dans la partie Bases sont confirm es exp rimentalement Les mod les d interf rence sont caract ris s par l cart des excitateurs et la longueur d onde Lorsque l cart de l excitateur augmente diminution de la longueur d onde le nombre d hy perboles augmente b Interf rence double faisceau sur la fente double Les images d interf rence apparaissant derri re la fente double sont semblables celles de l excitateur double D apr s le LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Interf rence double faisceau d ondes la surface de l eau photos En haut En bas Fig 8 excitation double diffraction sur la fente double principe d Huygens deux nouvelles ondes circulaires de fr quences et amplitudes gales ondes circulaires coh rentes apparaissent simultan ment aux deux fentes La structure d in terf rence est identique celle de l excitateur double Le mod le d interf rence est caract ris par la distance de centre centre entre les fentes et la longueur d onde Lorsque la distance de centre centre augmente diminution de la longueur d onde le nombre d hyperboles augmente LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 e mail info leybold didactic de
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