3B SCIENTIFIC® PHYSICS Cuve à ondes U21910
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1. r glage fin jusqu ce que la divergence soit bien visible i L M i 4 6 R fraction d une onde lin aire sur une combinaison de lentilles e Placez la lentille biconvexe devant la lentille biconcave e Proc dez comme pour l exp rience 4 3 e Proc dez un r glage jusqu ce que vous observiez nettement que les fronts d ondes lin aires sont nouveau visi bles derri re la combinaison de lentilles 4 7 R fraction d une onde lin aire sur un prisme e Remplacez les lentilles par un prisme cf photos e Proc dez comme pour l exp rience pr c dente e La modification du sens de propagation des fronts d ondes est bien visible e Lorsqu on y regarde de plus pr s on peut aussi observer certaines propri t s des ondes r flexion r fraction prin cipe d Huygens 5 1 Diffraction sur une ar te e Placez la plaque plane parall le tout pr s devant l excitateur cf photo e Proc dez un r glage fin de la fr quence et de l amplitude jusqu ce que la propagation soit bien visible dans la zone prot g e r fraction cart de la propagation rectiligne 5 2 Diffraction sur une fente individuelle longueur d onde sup rieure ou gale largeur de fente e Placez un obstacle grande fente paral l lement devant l excitateur lin aire e Avec des coulisses de recouvrement larges ajustez une largeur de fente de 1 2cm e Proc dez r glage fin jusqu2. 3B SCIENTIFIC PHYSICS going one step further Manuel d exp rimentation 01 06 ELE Exp riences avec la cuve ondes LA G n ration d ondes G n ration d une perturbation Superposition de deux perturbations G n ration d un champ de sillage Superposition de deux champs de sillage Fronts d ondes circulaires Fronts d ondes rectilignes BhHHHHH j O U1 YU ON HA 2 Principe d Huygens 2 1 Des fronts d ondes rectilignes ren contrent une fente troite 2 2 Des fronts d ondes circulaires ren contrent une fente troite 2 3 Un bloc servant d excitateur en forme de point 3 R flexion des ondes 3 1 R flexion d une onde lin aire sur une paroi plane 3 2 R flexion d une onde circulaire sur une paroi plane 3 3 R flexion d une onde lin aire sur un mi roir concave 3 4 R flexion d une onde lin aire sur un mi roir convexe 4 R fraction des ondes 4 1 D monstration de diff rentes vitesses de propagation dans de l eau profonde et peu profonde 4 2 R fraction d une onde lin aire sur une plaque en verre plane parall le 4 3 R fraction d une onde lin aire sur une lentille convergente 4 4 R fraction d une onde circulaire sur une lentille convergente 4 5 R fraction d une onde lin aire sur une lentille divergente 4 6 R fraction d une onde lin aire sur une combinaison de lentilles 4 7 R fraction d une onde lin aire sur un prisme 5 Diffraction des ondes lin aires 5 1 Diff
3. e Placez un obstacle d une fente de 5 10 cm devant l excitateur parall lement aux fronts d ondes e Avec les deux coulisses de recouvre ment larges r glez la largeur de la fente de mani re ce que l onde l mentaire soit bien visible 2 2 Des fronts d ondes circulaires ren contrent une fente troite Proc dez comme pour l exp rience 2 1 montez l aube placez l excitateur un niveau plus haut l aube touche la sur face de l eau D placez le vibrateur de mani re ce que l aube agisse environ 5 cm de la paroi Variez la largeur de la fente jusqu ce que l onde l mentaire soit bien visible 2 3 Un bloc servant d excitateur en forme de point Proc dez comme pour l exp rience 1 6 Placez le bloc au centre de la cuve Une onde circulaire se forme autour du bloc par ex aube R glez l amplitude de mani re ce que l onde l mentaire soit bien visible 3 1 R flexion d une onde lin aire sur une paroi plane Proc dez comme pour l exp rience 1 6 Placez la plaque plane parall le 5 10 cm de l excitateur dans un angle de 45 par rapport aux fronts d ondes Proc dez un r glage fin de la fr quence et de l amplitude jusqu ce que vous obteniez une r flexion bien vi sible 3 2 R flexion d une onde circulaire sur une paroi plane Proc dez comme pour l exp rience 2 2 Placez la plaque plane parall le env 5 cm de l excitateur a parall lement la paro
4. exp riences avec le vi brateur vous pouvez toujours travailler avec l excitateur pour les ondes rectilignes car les aubes peuvent tre d plac es pour les ondes circulaires Pour r duire la tension superficielle versez dans l eau quelques gouttes de produit de rin age Dans le cas des exp riences sur la diffraction le niveau d eau doit se situer environ 1 mm au dessus du corps immerg afin d obtenir des diff rences d indices de r fraction relati vement importantes 1 1 G n ration d une perturbation e Remplissez la cuve avec environ 4 mm d eau e Allumez le stroboscope e Touchez bri vement l eau calme avec l extr mit d un fil de fer mince e Observez la propagation de l onde 1 2 Superposition de deux perturbations e Conditions de l exp rience 1 1 e Touchez bri vement l eau deux fois de suite avec l extr mit du fil de fer les deux perturbations doivent tre visi bles e Une bonne observation de la superposi tion sans perturbation est possible principe de superposition 1 3 G n ration d un champ de sillage e Conditions de l exp rience 1 1 e Plongez l extr mit fine du fil de fer dans l eau calme au bord de la cuve ondes et d placez le fil dans l eau jus qu au bord oppos en un mouvement r gulier 1 4 Superposition de deux champs de sil lage e Proc dez comme dans l exp rience 1 3 avec deux extr mit s de fil plong es dans l eau e Une bonne obser
5. ce que les ondes l mentaires soient bien visi bles propagation dans la zone prot g e 5 3 Diffraction sur une fente individuelle largeur de fente env 10 cm e _ Proc dez comme pour l exp rience 5 2 e Ajustez une largeur de fente d environ 10 cm e Proc dez r glage fin jusqu ce que l effet de r fraction soit bien visible sur les deux ar tes 5 4 Diffraction sur un obstacle largeur env 10 cm e Placez la plaque plane parall le parall lement l excitateur lin aire e Proc dez un r glage fin jusqu ce que vous puissiez observer la r fraction et les superpositions 6 1 Superposition de plusieurs ondes cir culaires e Enfichez deux aubes sur l excitateur li n aire e D placez le vibrateur de mani re ce que les aubes se trouvent au milieu de la cuve e Observez les superpositions avec diff rents carts d aubes e L utilisation d une troisi me aube per met d observer une nouvelle image de superposition 6 2 Interf rence sur une fente double et triple e L excitateur lin aire doit agir au bord de la cuve ondes e Placez un obstacle avec quatre fentes individuelles parall lement l excita teur lin aire e Recouvrir les fentes ext rieures avec les coulisses de recouvrement e R glez la fr quence de mani re ce que la longueur d onde soit sup rieure la largeur de fente e Proc dez un r glage fin de la fr quence et de l amplit
6. i gauche de la cuve b dans un angle de 45 Proc dez un r glage fin de la fr quence et de l amplitude jusqu ce que vous obteniez une r flexion bien vi sible 3 3 R flexion d une onde lin aire sur un miroir concave e Proc dez comme pour l exp rience 1 6 e Placez un obstacle d une fente de 5 10 cm devant l excitateur parall lement aux fronts d ondes e Placez le corps biconcave dans la fente et refermez la fente en d pla ant les plaques de recouvrement larges le corps de lentille doit d passer de l eau e Proc dez un r glage fin de la fr quence et de l amplitude jusqu ce que vous obteniez un effet de conver gence bien visible 3 4 R flexion d une onde lin aire sur un miroir convexe e Proc dez comme pour l exp rience 3 3 e Remplacez le corps biconcave par un corps biconvexe e Proc dez r glage fin jusqu ce que l effet de divergence soit bien visible 4 R fraction des ondes 4 1 D monstration de diff rentes vitesses de propagation dans de l eau profonde et peu profonde e Versez de l eau jusqu ce que le corps immerg soit enti rement recouvert env 5 5 6 0 mm d eau e Modifiez la hauteur de l excitateur contact avec la surface de l eau e Veillez un bon mouillage ajoutez au besoin du produit de rin age e Plongez la plaque plane parall le cart env 5 cm c t troit parall le aux fronts d ondes R sultat ea
7. raction sur une ar te 5 2 Diffraction sur une fente individuelle longueur d onde sup rieure ou gale largeur de fente 5 3 Diffraction sur une fente individuelle largeur de fente env 10 cm 5 4 Diffraction sur un obstacle largeur env 10 cm 6 Superposition interf rence d ondes coh rentes 6 1 Superposition de plusieurs ondes circu laires 6 2 Interf rence sur une fente double et triple 7 Effet Doppler 7 1 Vitesse d excitateur sup rieure vitesse d onde u lt v Remarques g n rales sur les exp rien ces r alis es avec la cuve ondes Montez la cuve ondes en respectant le mode d emploi Pour toutes les exp riences observez les remarques contenues dans le mode d emploi Comme les cr tes des ondes agissent pour la lumi re de projection comme des lentilles convergentes on les reconna t sur l cran d observation sous forme de lentilles claires Les creux des ondes agissent comme des lentilles divergentes et apparaissent sous forme de lentilles sombres En pr sence d une fr quence synchrone du vibreur et du stroboscope il est possible de r aliser plusieurs repr sentations d ondes stationnaires On obtient de bons r sultats avec une fr quence d excitation d environ 20 Hz et une correction fine de l amplitude de l excitateur d onde l cart des cr tes des ondes est alors d environ 1 cm Le stroboscope doit tre allum pour toutes les exp riences Si vous r alisez des
8. u peu profonde vitesse de propa e Proc dez par la suite comme pour l ex gation peu lev e perience 1 6 eau peu profonde fluide moins dense indice de r fraction n gt 1 4 2 R fraction d une onde lin aire sur une plaque plane parall le e Proc dez comme pour l exp rience 4 1 e Tournez la plaque plane parall le d env 459 e Proc dez un ajustage fin de la fr quence et de l amplitude jusqu ce que la r fraction vers la verticale pas sage du fluide moins dense au fluide plus dense et la r fraction s cartant de la verticale passage de dense moins dense soient bien visibles 4 3 R fraction d une onde lin aire sur une lentille convergente e Proc dez comme pour l exp rience 4 2 e Remplacez la plaque plane parall le par une lentille biconvexe limitation avec la fente e Effet de convergence jusqu ce que le foyer soit visible 4 4 R fraction d une onde circulaire sur une lentille convergente e Fixez l aube adaptez la hauteur de l excitateur laissez agir le vibrateur env 5 cm du bord de la cuve e Proc dez un r glage fin de la fr quence et de l amplitude jusqu ce que vous observiez nettement que les ondes circulaires deviennent lin aires derri re la lentille 4 5 R fraction d une onde lin aire sur une lentille divergente e Remplacez la lentille biconvexe par la lentille biconcave e Proc dez comme pour l exp rience 4 3 e Proc dez
9. ude jusqu ce que vous obteniez une superposition bien visible 7 Effet Doppler 7 1 Vitesse d excitateur sup rieure vi tesse d onde u lt v e Enfichez une aube au centre de l excita teur lin aire e Proc dez un r glage fin de la fr quence et de l amplitude jusqu ce que vous obteniez une onde circulaire bien visible e Faites agir lentement le vibrateur droite et gauche au dessus de la cuve 3B Scientific GmbH Rudorffweg 8 21031 Hambourg Allemagne www 3bscientific com Sous r serve de modifications techniques
10. vation de la superposi tion sans perturbation est possible principe de superposition e R p tez l exp rience avec diff rents carts entre les excitateurs 1 5 Fronts d ondes circulaires e Fixez l excitateur d ondes rectilignes au vibrateur e Enfichez l aube au milieu e D placez le vibrateur de mani re ce que l aube se trouve au milieu de la cuve e Niveau d eau dans la cuve env 4 mm e Ajustez la hauteur de l aube la surface de l eau doit juste toucher e R gulateur de fr quence en position synchrone r glez env 20 Hz l cart entre les cr tes des ondes est alors d env 1 cm e Avec le r gulateur d amplitude r glez la meilleure image possible e Stabilisez la repr sentation des ondes en modifiant la fr quence faites les d placer vers l int rieur et l ext rieur 1 6 Fronts d ondes rectilignes e Ajustez l excitateur d ondes rectilignes la surface de l eau niveau d eau env 4 mm e D placez le vibrateur de mani re ce que l excitateur agisse enti rement sur le bord de la cuve e R gulateur de fr quence en position synchrone r glez env 20 Hz l cart entre les cr tes des ondes est alors d env 1 cm e Avec le r gulateur d amplitude r glez la meilleure image possible e Un ajustage fin de la fr quence permet d obtenir une image stable 2 1 Des fronts d ondes rectilignes ren contrent une fente troite e R alisez l exp rience 1 6
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