Questions de cours d'optique physique susceptibles d'être posées à l'examen
Question - Réponse
Voici un échantillon de questions susceptibles d'être posées à l'examen d'optique physique. D'autres questions seront rajoutées incessamment.
Chaque question est en général notée sur 2 points.
Chaque question est en général notée sur 2 points.
1) Donner les conditions nécessaires et suffisantes pour réaliser des interférences par division du front d’onde
Réponse : les vibrations à interférer doivent être :
- Synchrones : de fréquences égales
- Cohérentes : la différence de phase Φ = |φ1 – φ2|= cste dans le temps
- Presque parallèles
2) La question 1) posée autrement : quelles propriétés doivent vérifier les fréquences et les phases de deux vibrations pour produire des interférences lumineuses ?
3) Définir une frange d’interférences lumineuses
Réponse : c’est un ensemble de points de l’écran d’observation possédant la même valeur de l‘ordre d’interférences; ou la même valeur de l’intensité de la vibration résultante; ou la même valeur de la différence de marche optique ; ou la même valeur de la différence de phase .
4) Définir une frange achromatique
Réponse : à chercher et donner la réponse dans le commentaire !
5) Décrire un dispositif interférentiel permettant la mesure avec précision la longueur d’onde d’un laser He-Ne de puissance 1 Watt.
Réponse : On peut utiliser les fentes d’Young. Le montage est constitué de la source laser, d’une lentille convergente, des fentes d’Young et d’un écran d’observation.
Le laser (source S) est situé à l’infini par rapport à la lentille; l’image S’ ponctuelle de S étant le foyer image de la lentille.
- On exploite la relation établie en cours de l’interfrange : i = λD/ε
- La distance entre les fentes est donnée
- Il suffit de mesurer la distance D entre les fentes et l’écran
- On fait 3 ou 4 mesures de i , on calcule sa moyenne et l'incertitude de mesure. On déduit la valeur de la longueur d’onde et son incertitude.
6) La question 4) posée autrement : comment mesurer la distance ε entre les fentes d’Young connaissant λ ?
7) Suggérer un dispositif interférentiel par division d’amplitude permettant de vérifier la planéité d’une surface.
Réponse : on réalise une lame coin d’air limitée par une face parfaitement plane et la face dont veut vérifier la planéité. On éclaire la lame par une lumière monochromatique sous une incidence presque normale et on observe les phénomènes d’interférences obtenus. Si la face test est parfaitement plane, on obtient des franges rectilignes. Si la face présente des défauts, on observe des régions ou les franges ne sont pas rectilignes, elles sont courbées par exemple ou ne présentent aucune forme qui suit une certaine loi.
8) Décrire un dispositif réalisant la diffraction de type Fraunhofer.
Réponse :
La question peut se poser autrement: définir la diffraction de type Fraunhofer.
C'est une méthode d'obtention des phénomènes de diffraction en plaçant une ouverture rectangulaire par exemple à l'infini par rapport à la source et l'cran d'observation.
Pour cela, la source est placée dans le plan focal objet d'une lentille convergente, l'écran est dans le plan focal image d'une lentille convergente.
9) Énoncer le principe de Huygens-Fresnel
Réponse :
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