Cours en ligne Physique-Chimie en Maths Spé

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Exercices et corrigés sur l’optique en prépa MP, MPI, PSI, PC, PT

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Résumé de cours Exercices et corrigés

Ces exercices corrigés pour la maths spé en physique chimie sur la physique optique pourront vous aider à mieux comprendre les notions sur Dispositif d’Young, Michelson et la mesure de l’indice de l’air. En plus de ces exercices et corrigés que vous pouvez faire en autonomie, sur la plateforme Groupe Réussite, vous avez la possibilité de faire appel à un prof de physique chimie à domicile pour vous préparer aux concours et viser les meilleures écoles d’ingénieurs de France.

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QCM sur la physique optique en maths spé

Question 1 :

1. Dans le dispositif d’Young, les phénomènes physiques qui interviennent sont

a. la propagation et les interférences

b. la propagation, la diffraction et les interférences

c. les interférences seulement

d. la propagation, la réfraction et les interférences

Question 2 :

1. La séparatrice est

a. une lame semi-réfléchissante d’épaisseur nulle

b. une lame totalement réfléchissante d’épaisseur nulle

c. une lame semi-réfléchissante d’épaisseur non nulle

d. une lame totalement réfléchissante d’épaisseur non nulle

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Corrigé du QCM de maths spé sur la physique optique

Question 1 :

La bonne réponse est la d.

C’est la diffraction qui permet à la lumière d’atteindre des points éloignés du centre de l’écran. Plus la largeur de la fente est grande, plus l’angle est faible, plus le champ d’interférences est faible.

Question 2 :

La bonne réponse est c.

La non nullité de l’épaisseur nécessite la présence de la compensatrice.

Exercices sur la physique optique en maths spé

Exercice sur le brouillage par élargissement spectral.

Dans le dispositif des trous d’Young, une source ponctuelle est placée à égale distance des deux trous, un écran est placé à la distance $D$ des trous distants de $a\ll D$

La source présente un profil spectral rectangulaire en nombre d’onde, centré sur $\sigma_0=\frac1{\lambda_0}$ et de largeur $2\Delta\sigma$ .

Pour quelle valeur minimale $y$ (ordonnée sur l’écran) observe-t-on un brouillage ?

Exercice sur la mesure de l’indice de l’air.

On intercale sur un bras du Michelson réglé en lame d’air une cuve de longueur intérieure $L=22,6~\mathrm{mm}$

On éclaire le Michelson par un laser ( $\lambda_0=633~\mathrm{nm}$ ). La cuve est initialement remplie d’air, on fait le vide dans la cuve et on voit défiler, au centre, 21 franges.

Déterminer l’indice $n_0$ de l’air.

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Corrigé des exercices la physique optique en maths spé

Corrigé sur le brouillage par élargissement spectral.

Le critère semi quantitatif de brouillage donne

$\displaystyle{\Delta p=\delta\cdot\sigma_P-\delta\cdot\sigma_C\geq \frac12}$

soit

$\displaystyle{\frac{ay}{D}\left[\sigma_0+\Delta\sigma-\sigma_0\right]\geq\frac12}$

$\displaystyle{y\geq\frac{D}{2a\Delta\sigma}}$

Corrigé sur la mesure de l’indice de l’air.

Sur le bras qui contient la cuve, la lumière traverse celle-ci deux fois, à l’aller et au retour, pendant que la lumière qui traverse l’autre bras traverse de l’air.

La différence de marche supplémentaire, lorsque le vide est fait dans la cuve vaut donc

$\delta'=2(n_0-1)L$

L’ordre d’interférence au centre varie donc de

$\displaystyle{\frac{\delta'}{\lambda_0}=21}$ unités donc

$2(n_0-1)L=21\lambda_0$ et

$\displaystyle{n_0=1+\frac{21\lambda_0}{2L}=1,000294}$

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