Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac

1. Constitution et transformations de la matière

Composition et évolution d'un système

Ouverture de thème p. 16-17

Ch. 1

Modélisation des transformations acide-base

Ch. 2

Analyse physique d'un système chimique

Ch. 3

Méthode de suivi d'un titrage

Ch. 4

Évolution temporelle d'une transformation chimique

Ch. 5

Évolution temporelle d'une transformation nucléaire

BAC

Thème 1

Prévision et stratégie en chimie

Ouverture de thème p. 146-147

Ch. 6

Évolution spontanée d'un système chimique

Ch. 7

Équilibres acide-base

Ch. 8

Transformations chimiques forcées

Ch. 9

Structure et optimisation en chimie organique

Ch. 10

Stratégies de synthèse

BAC

Thème 1 bis

2. Mouvement et interactions

Ouverture de thème

p. 290-291

Ch. 11

Description d'un mouvement

Ch. 12

Mouvement dans un champ uniforme

Ch. 13

Mouvement dans un champ de gravitation

Ch. 14

Modélisation de l'écoulement d'un fluide

BAC

Thème 2

3. Conversions et transferts d'énergie

Ouverture de thème

p. 402-403

Ch. 15

Étude d’un système thermodynamique

Ch. 16

Bilans d'énergie thermique

BAC

Thème 3

4. Ondes et signaux

Ouverture de thème

p. 462-463

Ch. 17

Propagation des ondes

Ch. 18

Interférences et diffraction

Ch. 19

Lunette astronomique

Ch. 20

Effet photoélectrique et enjeux énergétiques

Ch. 21

Évolutions temporelles dans un circuit capacitif

BAC

Thème 4

Annexes

Ch. 22

Méthode

Chapitre 18

Activité 2 - Activité expérimentale

60 min

Interférences d'ondes lumineuses

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Objectif : Prévoir les lieux d'interférences dans le cas des trous d'Young, établir et exploiter l'expression de l'interfrange.

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Problématique de l'activité

D'Isaac Newton à Christian Huygens, les scientifiques du XVII^e siècle ont débattu sur la nature de la lumière. L'expérience historique de Thomas Young au XIX^e siècle a permis de mettre en évidence sa caractéristique ondulatoire.

Quelle condition est nécessaire pour l'obtention de figures d'interférences ?

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Doc. 1
Expérience de Thomas Young (1801)

L'expérience est reproductible grâce aux sources lumineuses laser. Le principe est le suivant : une onde monochromatique traverse une plaque percée de deux fentes. Lorsque les fentes sont fines, l'image observée sur l'écran est différente de l'image prédite par l'optique géométrique, à savoir deux fentes.

Le zoom est accessible dans la version Premium.

Crédits : lelivrescolaire.fr

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Doc. 2
Différence de chemin optique

Les deux fentes se comportent commes des sources secondaires cohérentes dont les ondes lumineuses peuvent interférer. Les zones sombres correspondent à des interférences destructives, les zones brillantes à des interférences constructives : on parle de franges d'interférences. L'intensité lumineuse pour un point donné de l'écran dépend de la différence entre les chemins optiques empruntés par chaque onde lumineuse.

Si

D

est suffisamment grand et

θ

suffisamment petit :

δ = S_{1} P - S_{2} P = \frac{a \cdot x}{D}

δ

: différence de chemin optique (m)

a

: distance séparant le centre des deux fentes (m)

x

: position du point

P

(m)

D

: distance entre les fentes et l'écran (m)

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Crédits : lelivrescolaire.fr

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Doc. 3
Matériel nécessaire

Deux lasers identiques
Fentes d'Young
Écran

Double décimètre
Banc d'optique avec supports

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Questions

REA : Effectuer des mesures avec des capteurs
REA : Respecter les règles de sécurité

Compétence(s)

1. Préciser les valeurs de la différence de chemin optique

δ

pour lesquelles les interférences sont constructives. Même question concernant les interférences destructives.

2. D'après le schéma du , déterminer l'expression de la position

x_{1}

du point

P_{1}

, centre de la première frange brillante, en fonction de

a

D

λ

. Même question concernant la position

x_{2}

du point

P_{2}

, centre de la deuxième frange brillante.

3. En déduire l'expression de la distance séparant

P_{1}

P_{2}

, appelée interfrange

i

4. Réaliser le montage en utilisant un seul laser éclairant les deux fentes et en prenant une distance

D

minimale de

1, 50

m. Mesurer l'interfrange

i

et calculer

λ

5. En considérant l'incertitude

u (a)

fournie par le constructeur, et les incertitudes

u (D)

u (i)

correspondant aux écarts entre deux graduations, en déduire l'incertitude

u (λ)

\frac{u ( λ )}{λ} = (\frac{u ( i )}{i})^{2} + (\frac{u ( a )}{a})^{2} + (\frac{u ( D )}{D})^{2}

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Synthèse de l'activité

Reprendre l'expérience avec un laser devant chaque fente. Interpréter l'observation.

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