Détermination de l’épaisseur d’un cheveu
I.Principe de la méthode de mesure.
Pour réaliser cette mesure nous allons utiliser un laser ainsi qu’un phénomène optique particulier : la diffraction.
Expérience : plaçons sur le trajet du faisceau lumineux un trou microscopique, puis une fente très fine et enfin un fil de petit diamètre. Qu’observe-t-on ?
Diffraction :
Lorsqu’un faisceau lumineux rencontre sur son passage un objet de petite
dimension, la lumière ne se propage plus en ligne droite, même dans le milieu
homogène qu’est l’air. Ce phénomène est appelé diffraction de la lumière.
II.Dispositif
expérimental.
ATTENTION !!
Ne
jamais regarder le rayon laser de manière directe.
La rétine (partie sensible de l’œil) peut être irrémédiablement détériorée : risque de cécité partielle ou totale.
1.Réaliser le dispositif suivant :
Feuille
maintenue par un aimant Ecran
La tâche centrale et les tâches secondaires de diffraction
observées sur l’écran. Prendre d = 10 cm et D = 2,50 m Support + fil sur diapo LASER
2.Le fil doit être placé sur le chemin du rayon laser de manière à observer une tâche centrale à bords bien nets.
3.Placer sur l’écran métallique la feuille fournie à cet effet. (document 1)
4.Pour chaque épaisseur de fil, ajuster le document 1 et repérer avec un crayon les milieux des zones sombres entourant la tâche centrale de diffraction. Réaliser ces mesures pour les fils d’épaisseur connue ainsi que pour e1, e2 et un cheveu.
5.Compéter le document après l’avoir retiré de l’écran et mettre en commun les résultats avec l’ensemble du groupe.
6.Quelle est l’unité de 1/L ?
III.Exploitation.
1.Courbe d’étalonnage :
A l’aide des fils d’épaisseur connue e et des mesures de distances L correspondantes, tracer la courbe : (1/L) = f(e) sur papier millimètré.
a) Quelle est la grandeur qui se trouve en abscisse ? en ordonnée ?
b) Placer les différents points.
c) Que peut-on dire de l’alignement général des points ?
d) Tracer la droite moyenne.
2.Détermination des épaisseurs inconnues :
Connaissant les valeurs 1/L correspondantes aux 3
fils de diamètre inconnu et en utilisant la courbe d’étalonnage réalisée
précédemment, déterminer : e1, e2 et echeveu
e1=
e2=
echeveu=