Physique-Chimie | Créteil

Type d’activité :

Activité expérimentale ou évaluation expérimentale, type ECE

Objectifs :

• Comparer les figures d’interférences obtenues avec un réseau de diffraction et avec un CD ou un DVD
• Mesurer le pas de deux réseaux : l’un de 300 traits/mm, l’autre de 600 traits/mm, dans l’approximation des petits angles. Discuter de la validité de l’approximation après un calcul d’incertitude.
• Mesurer la distance entre deux sillons d’un disque optique. En déduire s’il s’agit d’un CD ou d’un DVD.

Notions et contenus :

• Propriétés des ondes : Interférences
• Incertitudes et notions associées
• Stockage optique

Compétences attendues :

• Pratiquer une démarche expérimentale visant à étudier quantitativement le phénomène d’interférences dans le cas d’ondes lumineuses.
• Mettre en œuvre un protocole expérimental utilisant un laser comme outil d’investigation.
• Évaluer l’incertitude d’une mesure unique obtenue à l’aide d’un instrument de mesure.
• Evaluer, à l’aide d’une formule fournie, l’incertitude d’une mesure obtenue lors de la réalisation d’un protocole dans lequel interviennent plusieurs sources d’erreurs.
• Commenter le résultat d’une opération de mesure en le comparant à une valeur de référence.

Pré-requis :

• Interférences lumineuses
• Savoir évaluer l’incertitude d’une mesure unique obtenue à l’aide d’un Instrument de mesure (sinon la valeur peut être donnée dans l’énoncé).
• Savoir commenter le résultat d’une opération de mesure en le comparant à une valeur de référence.

Conditions de mise en œuvre :

• En salle de Travaux Pratiques :
• Durée 1h si l’évaluation est de type ECE. Dans ce cas, le sujet peut être raccourci de plusieurs manières, au choix du professeur, comme par exemple :
  • Préparation préalable de l’évaluation par l’observation des documents et animation (pages 1 et 2 de la fiche à destination des élèves)
  • Suppression de questions indépendantes des autres (questions 5 et 7)
  • Valeurs d’incertitudes de mesures données : par exemple D ± 5 mm
• Durée 2h s’il s’agit d’une activité expérimentale ou d’une évaluation en binômes

Liste du matériel, par candidat :

• 1 réseau 300 traits/mm ou de pas plus grand, par exemple 100 ou 140 traits/mm
• 1 réseau 600 traits/mm ou de pas plus petit, par exemple 1000 traits/mm
• 1 source laser, sur laquelle apparaît la valeur de la longueur d’onde et de son incertitude. Par exemple : λ = (650±1) nm
• 1 support élévateur
• 1 écran millimétré ou écran blanc + grande règle
• 1 écran millimétré percé, ou écran blanc percé + grande règle
• 1 support pour disque optique (CD ou DVD)
• 1 disque optique de nature inconnue (CD ou DVD dont les inscriptions ont été masquées)
• 1 grande règle ou réglet ou papier millimétré pour mesurer la distance D
  1 calculatrice

Commentaires sur l’activité proposée :

• Pour être réalisée, cette activité ne nécessite pas d’avoir abordé les notions sur le stockage optique. Elle peut être proposée dès que la partie « Observer/Ondes et matières » ainsi que les notions d’incertitudes, ont été traitées.
• Elle permet d’évaluer, au choix du professeur, trois des cinq compétences : S’approprier, Analyser, Réaliser, Valider, Communiquer et de choisir en conséquence les coefficients à attribuer à chacune d’elles, la somme des trois coefficients étant égale à 6, comme dans les ECE du baccalauréat. Un exemple en est donné avec les éléments de correction ci-après.
• Voir conditions de mise en œuvre, ci-dessus.