Un dispositif d’interférence est constitué d’une source

lumineuse ponctuelle S éclairant deux fentes minces

parallèles F1 et F2 et un écran d’observation E.
La distance entre les fentes est notée a ; des fentes à
l’écran d’observation la distance est D = 1,0 m.
La source S est à égale distance des fentes F1 et F2; elle émet une lumière monochromatique de
longueur
d’onde λ = 589 nm (figure 3).
5-1. Représenter, sur un schéma, les faisceaux lumineux issus de la source S et des fentes F1 et F2 et
indiquer clairement sur ce schéma la zone d’interférence. (0,5 point)

5-2. Représenter puis expliquer, sommairement, ce que l’on observe sur l’écran, au voisinage de O,
point de l’écran situé sur la médiatrice de F1F2. (0,75
point)
5-3. Sur l’écran d’observation, 20 interfranges consécutifs couvrent une bande de largeur L = 4,21 mm.
5-3-1. Rappeler l’expression de l’interfrange en fonction de la distance a entre les fentes, de la longueur
d’onde λ de la lumière et de la distance D entre les fentes et l’écran d’observation :
(0,25 point)
5-3-2. Calculer la distance a entre les fentes. (0,75 point)
5-4. La source S est remplacée par une source S’ émettant deux radiations lumineuses
monochromatiques de longueur d’onde respective λ1 = 610 nm et λ2 inconnue. On observe, sur l’écran,
la superposition des systèmes d’interférences correspondant aux deux radiations.
5-4-1. Rappeler l’expression de la position, sur l’écran et par rapport au point O, d’une frange
brillante. (0,25 point).

5-4-2. Montrer que les franges centrales des systèmes d’interférence coïncident. (0,25 point).
5-4-3. La frange brillante d’ordre 10 du système d’interférence correspondant à λ1 = 610 nm coïncide
avec la frange brillante d’ordre 11 du système d’interférence correspondant à λ2.
Calculer la valeur de la longueur d’onde λ2.
L’ordre d’interférence de la frange centrale est 0.
Les fentes de Young permettent, entre autres dispositifs, de mettre en évidence le phénomène d’interférences lumineuses.
Au cours d’une séance de travaux pratiques, des élèves doivent établir expérimentalement la relation entre la distance a qui
sépare les fentes de Young et l'interfrange i. Pour ce faire, ils réalisent le dispositif interférentiel de Young. La source laser S,
équidistante des deux fentes, produit une radiation lumineuse de longueur d’onde .
L’écran, parallèle au plan des fentes, est placé à une distance D = 1,000 m dudit plan. La distance a entre les fentes est réglable
(document3).
Une fois le protocole validé par le professeur, les élèves mesurent l’interfrange i pour différentes valeurs de la distance a entre les fentes et
calculent le produit i.a
Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau ci-après.

5.1 Expliquer qualitativement le phénomène d’interférences lumineuses observé sur l’écran.

Quel caractère de la lumière l’expérience d’interférences lumineuses met en évidence ? (0,5 pt)

5.2 Pour un point M de l’écran, d’abscisse ??, la différence de marche est donnée par :

. Quelle condition doit remplir la différence de marche pour que le point M soit le milieu d’une frange
obscure ? Exprimer dans ce cas l’abscisse x du point M en fonction de ,D,a et k(entier naturel). (0,5 pt)

5.3 Définir l'interfrange. Etablir son expression en fonction de , D et a. (0,5 pt).

5.4
5.4.1 Reproduire le tableau ci-dessus et le compléter. Vérifier que l’interfrange i est inversement proportionnel à la distance a
qui sépare les fentes. Ce résultat est-il en accord avec la réponse fournie à la question 5-3 ? (01,25 pt)

5.4.2 En déduire la valeur de la longueur d’onde de la radiation émise par le laser (0,5 pt).

5.5 Les élèves éclairent ensuite, avec le laser, une cellule photoélectrique. Le travail d’extraction est .

Quel phénomène observent-ils ? Justifier la réponse. Préciser le caractère de la lumière mis en évidence dans ce cas. (0,75
pt)
2011 : Deux fentes éclairées par une source émettant deux
radiations lumineuses
Détails
Catégorie : Exercices du BAC
Un dispositif d’interférence est constitué d’une source
lumineuse ponctuelle S éclairant deux fentes minces
parallèles F1 et F2 et un écran d’observation E.
La distance entre les fentes est notée a ; des fentes à
l’écran d’observation la distance est D = 1,0 m.
La source S est à égale distance des fentes F1 et F2; elle émet une lumière monochromatique de
longueur
d’onde λ = 589 nm (figure 3).
5-1. Représenter, sur un schéma, les faisceaux lumineux issus de la source S et des fentes F 1 et F2 et
indiquer clairement sur ce schéma la zone d’interférence. (0,5 point)

5-2. Représenter puis expliquer, sommairement, ce que l’on observe sur l’écran, au voisinage de O,
point de l’écran situé sur la médiatrice de F 1F2. (0,75
point)
5-3. Sur l’écran d’observation, 20 interfranges consécutifs couvrent une bande de largeur L = 4,21 mm.
5-3-1. Rappeler l’expression de l’interfrange en fonction de la distance a entre les fentes, de la longueur
d’onde λ de la lumière et de la distance D entre les fentes et l’écran d’observation :
(0,25 point)
5-3-2. Calculer la distance a entre les fentes. (0,75 point)
5-4. La source S est remplacée par une source S’ émettant deux radiations lumineuses
monochromatiques de longueur d’onde respective λ1 = 610 nm et λ2 inconnue. On observe, sur l’écran,
la superposition des systèmes d’interférences correspondant aux deux radiations.

5-4-1. Rappeler l’expression de la position, sur l’écran et par rapport au point O, d’une frange
brillante. (0,25 point).

5-4-2. Montrer que les franges centrales des systèmes d’interférence coïncident. (0,25 point).
5-4-3. La frange brillante d’ordre 10 du système d’interférence correspondant à λ1 = 610 nm coïncide
avec la frange brillante d’ordre 11 du système d’interférence correspondant à λ2.
Calculer la valeur de la longueur d’onde λ2.
L’ordre d’interférence de la frange centrale est 0.
2007 : Détermination d'interfranges et de longueurs d'ondes
Détails
Catégorie : Exercices du BAC

4.1. On réalise une expérience d’interférences en lumière monochromatique de longueur d’onde l. On

utilise pour cela une fente source horizontale avec laquelle on éclaire deux fentes horizontales très fines
F1 et F2 distantes de a = 200 µm et situées à égale distance de la source. A la distance D = 1 m des
fentes F1 et F2 on place un écran qui leur est parallèle et qui permet d’observer le phénomène
d’interférences. On considère sur l’écran un axe Ox vertical, le point O se trouvant dans le plan
médiateur des fentes F1 et F2.
4.1.1. Décrire et expliquer qualitativement l’aspect de l’écran. (0,25 point)
4.1.2. Pourquoi utilise-t-on une fente source avant les fentes F1 et F2 ? (0,25 point)
4.1.3. Etablir pour un point M de l’axe Ox d’abscisse x, la différence de marche entre les rayons
provenant de F1 et F2. (0,50 point)
4.1.4. Exprimer en fonction de , D, a et de l’entier k, l’abscisse d’un point de l’écran appartenant à une
frange sombre et en déduire l’expression de l’interfrange i. (0,50 point)
4.1.5. On mesure i = 2,74 mm. Quelle est la longueur d’onde de la lumière utilisée ? (0,25 point)
4.2. On utilise maintenant des filtres permettant de sélectionner différentes radiations
monochromatiques. Pour chaque radiation, on mesure la distance correspondant à sept (7) interfranges
et on consigne les résultats obtenus dans le tableau suivant :

(µm) 0,470 0,520 0,580 0,610 0,650

7 i (mm) 16,5 18,2 20,3 21,4 22,8
i

4.2.1. Pourquoi mesure-t-on la distance correspondant à 7 interfranges plutôt que celle de l’interfrange
i? (0,25 point)
4.2.2. Compléter le tableau puis tracer la courbe représentative de la fonction . (0,50 point)
Echelle : en abscisses ; en ordonnées
4.2.3. L’expression de l’interfrange établie à la question 4.1.4 est elle en accord avec la courbe
obtenue ? Justifier. . (0,25
point)
4.2.4. A partir de la courbe, c’est-à-dire graphiquement, déterminer :
a) L’interfrange obtenue à partir d’une radiation de longueur d’ µm.(0,25 point)
b) La longueur d’onde donnant un interfrange i 2 = 2,5 mm. (0,25 point)
4.3. On opère maintenant en lumière blanche.
4.3.1. Décrire sommairement l’aspect de l’écran. (0,25 point)
4.3.2. On place dans le plan de l’écran, parallèlement aux fentes F 1 et F2, la fente d’un spectroscope à
12 mm du point O. Calculer le nombre de radiations manquantes et les longueurs d’ondes
correspondantes. Les limites du spectre visible sont 0,4 µm et 0,8 µm. (0,50 point)