Cours de tleS sur l’utilisation de la figure de diffraction – Terminale
La figure de diffraction d’un objet ou d’une ouverture peut être utilisée afin de déterminer ses dimensions.
Dispositif expérimental
- Un laser éclaire une fente ou fil de largeur a, la figure de diffraction obtenue est projetée sur un écran situé à une distance D de la fente. On observe une tache centrale de largeur 2d et des taches secondaires.
- Le but est de déterminer le diamètre d’un fil ou d’une fente. Il n’est pas mesurable directement, mais le phénomène de diffraction par ce fil permet de le détruire.
Courbe d’étalonnage
- Courbe d’étalonnage : graphe servant de référence pour un dispositif particulier. Cette courbe est utilisée afin d’obtenir indirectement la valeur d’une grandeur difficilement mesurable directement.
- Pour une série de fils calibrés, on mesure la largeur 2d de la tache centrale de diffraction.
- La courbe du diamètre a de chaque fil en fonction de l’inverse de la largeur de la tache centrale de diffraction 1/2d est une droite passant par l’origine.
- La plupart du temps, la courbe est lissée par un logiciel de traitement de données à partir de plusieurs mesures expérimentales.
Utilisation de la courbe d’étalonnage
- Remplacer les fils calibrés par le fil inconnu dont on veut connaître le diamètre. Vérifier que le dispositif n’a pas été modifié : la distance fil-écran doit rester constante pour utiliser la courbe d’étalonnage.
- Mesurer la nouvelle largeur de la tache centrale de diffraction : 2d = 4.5 cm.
- Calculer l’inverse de cette largeur :
- Reporter l’inverse de la valeur de la mesure sur la courbe d’étalonnage : elle correspond ici à une abscisse sur la courbe proposée.
- Repérer sur la courbe le point-mesure correspondant à cette abscisse : il se situe à l’intersection de la droite verticale à l’abscisse de la mesure et de la droite d’étalonnage.
- Tracer une droite horizontale à partir du point-mesure et lire la valeur de l’ordonné de ce point, soit :
