Diffraction par un fil
Help!
On a vraiment besoin d'aide avant trois semaines on doit finir un projet reposant sur la diffraction par un fil et franchement on trouve rien d'extraordinaire...On aimerait savoir si c'était le même principe que pour la diffraction par une fente...Mise à part que les amplitudes sont inversées et donc que les intensités sont les mêmes, on trouve rien d'autre... on sait pas comment interpréter les courbes qu'on obtient...
Bonjour,
c'est le théorème de Babinet qui vous sera utile...
Par fil, qu'est ce que tu entends: fil métallique ?? C'est quelque chose d'important à préciser. Pour info, on peut rapprocher ton exemple du cas d'une antenne filaire qui bien qu'étant très peu encombrente (de par le diamètre du fil qui peut être considéré comme quasiment nul) possède toutefois une surface de captation de l'énergie électromagnétique tout à fait significative. Je sais qu'il y a une formule qui calcule cette surface qui indique la zone de "perturbation" ou "réaction" vis à vis du champ électromagnétique incident.
En fait lorsqu'on déplace notre fil verticalement, on observe un déplacement de la figure de diffraction...En effet, on a une photodiode en sortie du système qui permet de relever la tension image de l'intensité sur un point de la tache d'Airy. Ainsi on obtient en courbe une sorte de cloche et c'est ce qu'on veut quantifier...On trouve rien sur ca....Et la matière du fil n'est pas importante dans notre cas du moins c'est pas notre préocupation première...
Salut.
Je peut émettre l'hypothese que vous pouvez obtenir un spectre de la lumiere qui est émis sur le fil comme vous pouvez obtenir cela avec une fente,un trou ou une particule ronde.
Dans le cas du halo de la lune par temps froid, c'est ce phénomene de difraction par les mini-critaux de glace qui est responsable de ce phénomene, de meme le halo
de lumiere autour des lampadaires,lampe de poche,etc.,
dans un air chargé de poussiere, c'est le phénomene de la diffraction de la lumiere par les particule de poussiere.
J'ai déja moi aussi fait un projet du genre ,avec une
lampe de poche dans un air un peu chargé de poussiere
(une air normal est un peu chargé de poussiere).
J'avais estimé le diametre d'un brin de poussiere,par
une loi que l'on peut trouver dans la plupart des livres de physiques(au lieu de la loi qui concerne la fente, utiliser plutot la loi (ou l'équation)pour les ouvertures circulaire, car vous utiliser un ou des fils).
Moi(et les deux autres qui avait fait ce projet avec moi) je m'était inspirer d'un probleme d'exercice dans un livre qui décrivait le phénomene du halo autour de la Lune,pour faire mon projet.
J'en déduit de ce projet que plus les particules sont
petite et plus il faut que la longueur d'onde de la source
soit petite, comme les longueurs d'onde de la lumiere visible(rouge au violet) sont trop grande pour qu'on puisse obtenir un halo par une projection de lumiere sur les molécules de boucane ou de fumée,il faudrait utiliser soit des rayons x ou des rayons gamma invisible et utiliser des films ou détecteur qui réagisse a ces ondes, et d'apres le diametre du halo obtenu a une certaine distance de la source , on peut estimé le
diametre moyen de ces molécules(d'apres l'équation de diffraction).
Espérant que ces information vont vous aider, merci de votre attention.
Je cite donc le théorème de Babinet:
"Les figures de diffraction au voisinage d’un foyer produites par deux écrans complémentaires sont identiques, sauf au voisinage immédiat de l’image géométrique."
Salut.Envoyé par Julie5
Help!
On a vraiment besoin d'aide avant trois semaines on doit finir un projet reposant sur la diffraction par un fil
Concernant la diffraction par un fil, je vien de faire une expérience non pas avec un seul fil mais avec plusieurs fils métallique entrecroiser,il s'ajit d'un moustiquaire, sa fonctionne:
j'obtient deux anneaux de lumiere et pas de lumiere
entre les deux anneaux.
Je touche le moustiquaire avec la lampe de poche et j'avance pres d'un mur et si j'approche assez pres du
mur je voit ces deux anneau de lumiere et entre les deux anneau un bas minimum(pas de lumiere).
Il fait sombre dans ma chambre,le rideau fermer,meme en plein jour,je suis au sous-sol.
Cette exemple correspond a des brins dans toute les directions et cela ressemble a des brins de poussieres dans l'air sauf bien sur que les brins ici ont un diametre beaucoup plus grand.
Merci de votre attention.
Fils de plastic(ou de verre), je m'excuse,chaque petit carreau semble avoir la meme surface.Salut.
Mauvaise nouvelle, (peut-etre);
J'ai refait l'expérience en pleine noirceur et j'obtient
les deux anneaux de lumiere sans le moustiquaire.
Je me demande si le filament de l'ampoule de ma
lampe de poche ne serait pas responsable de ces deux anneaux de lumiere,ce filament se termine en triangle.
Ce filament qui est un fil en ^ cause peut-etre ce
phénomene.J'ai du modifier mon hypothese,je m'excuse.
Petit complément pour chipoter : ce n'est vrai sous cette forme que si les écrans sont éclairés par une onde plane...
Tout d'abord merci "b1a2s3a4l5t6e7" pour tes précieuses infos, t'as l'air vraiment passionné c'est cool...Je pense que tu dois être entrain de dormir en tout cas je te le conseille
... Malgré toutes ces infos, nous n'avons toujours pas résolu notre problème. En effet, nous avons un laser qui passe à travers un fil ce qui crée la figure de diffraction. En sortie, on a une photodiode placée sur une des franges de la figure, cette photodiode reste fixe. Lorsqu'on déplace le fil de quelques centièmes, on observe une variation d'intensité que l'on peut interpréter comme un déplacement de la figure de diffraction. A l'aide de la photodiode on récupère la variation d'intensité en fonction du déplacement du fil et l'on obtient une courbe en forme de cloche que l'on arrive pas à interpréter théoriquement on a mis cette courbe en pièce jointe pour que vous puissiez mieux voir ce que l'on obtient...Cependant, nous avons supposé que, puisque l'on diffracte avec un fil et non une fente on a le faisceau direct du laser qui passe et qui s'ajoute à la figure de difraction...
En fait, le principe de la diffraction et le théorème de Babinet, on connait mais c'est pas ce qui nous pose problème, on aimerait avoir plus d'info théorique sur la diffraction par un fil, l'interprétation de la figure obtenue et surtout sur la variation de l'intensité que l'on observe (déplacement de la figure)...
Salut.
La courbe en forme de cloche ici est la distribution de la
densitée d'énergie en spectre continue de la radiation thermal pour différente température de la source comme donné par l'équation de Planck.
En fait je traduit ce qui est écrit dans le livre de référence de mon cour de physique de la chaleur.
Mon interpretation est celle-ci est;
Si on examine le spectre d'émission d'un corps(ici c'est un fil) sur un mur,chaque raie a sa propre densité d'énergie ,celle(s) au centre est la plus énergétique et celles de chaque coté vont en décroissence au point de vu de la densitée d'énergie.
Si on représente par R l'émision d'énergie par unité de surface alors:
R= cT^4 c=(5.67)(10)^-8 watts/(m.m.k^4)
c est la constante de proportion m*m pour metre carré,
k pour kelvin ,T est la température en degré kelvin.
J'ai pris cette référence a la page 133 du livre:
Eléments of thermodynamics par Martin C. Martin
Clarkson University
Prentice-Hall,Englewood Cliffs,N.J.07632
D'apres moi votre laser chauffe votre fil et on peut voir son spectre d'émission en forme de cloche,
autrment un laser est une lumiere monochromatique.
Espérant que cela vous aidera a interpréter vos résultats. Bonne fin de journée.
Précision: ici pour une seule température;
a la figure 9-5 de la page 133 (du livre que j'ai spécifier dans mon message précédent), il a plusieurs
cloches et chacune d'elle correspond satempérature.
Salut.
Autre précision:l'interprétation de la figure obtenue et surtout sur la variation de l'intensité que l'on observe (déplacement de la figure)...
La courbe de votre figure en annexe est tracé selon
les mV donné par votre photo-diode en fonction du déplacement de votre fil et pour faire la comparaison a la cloche de Plank il faut simplement convertir les mV
en Watts par la relation: w= (mV*mV)/r
r étant la résistante équivalente de votre photo=diode,
w pour puissance en Watts.
Vous avez maintenant la puissance émise en fonction
de la distance du déplacement de votre fil et Max Plank
l'avait en fontion de la longueur d'onde ce que vous etes aussi capable d'obtenir en établissant un rapport entre ce déplacement et la longueur d'onde correspondante.
Je considere que vous auriez pu garder votre fil fixe
et déplacer votre photo-diode sur chaque frange,mais
c'est vous qui faite l'expérience et vous décidé ce qui est
le plus facile a faire,mais pour la compréhension je l'imagine ainsi.
Donc vous avez tout ce qu'il faut pour obtenir la
courbe de Max Plank.Salut.
Dans ton montage, la lumière détectée par la photodiode peut provenir de 1) la figure de diffraction formée par le fil, identique à celle formée par une fente 2) la lumière laser non diffractée. Comme l'intensité détectée est très faible une fois que tu as déplacé le fil de quelques cm, j'en déduis que ta photodiode est placée de façon à ne pratiquement pas recevoir la partie 2), ce qui est correct puisque vous vous intéressez spécifiquement à la figure de diffraction.
Par conséquent ce que tu observes en déplaçant le fil perpendiculairement à lui-même est équivalent* à ce que tu observerais en déplaçant la photodiode dans la figure de diffraction (du moins tant qu'on est loin de la zone centrale où il y a aussi de la lumière non diffractée). Si la surface de la photodiode est suffisamment petite tu devrais voir les franges de diffraction. Pour conclure : tu n'observes pas (ou peu) les franges de diffraction sur la tension mesurée, il faut donc améliorer ton montage (par exemple mettre un cache avec un petit trou devant la photodiode si sa surface est trop grande pour pouvoir résoudre les franges, ou encore la reculer, etc.). Ensuite j'imagine que tu pourras mesurer l'interfrange et voir si cela correspond bien à ce qui est attendu en fonction du diamètre du fil et de la longueur d'onde émise par le laser.
* Il y a tout de même une différence : tu ne déplace pas le fil dans une onde plane mais dans une onde qui a un profil gaussien, donc l'intensité globale de la figure de diffraction va aussi varier avec la position du fil.
PS pour b1a2s3a4l5t6e7 : Le rayonnement thermique du fil est complètement négligeable dans ce genre d'expérience...
Salut. Donc selon vous c'est le spectre du laser dont
il est question ici et non celui du fil et si Julie5 ne voit que la couleur de la lumiere du laser (sur sa photo-diode),alors dans ce cas c'est vous qui avez raison et dans l'autre cas (plusieur couleurs visible)c'est le spectre du laser et celui du fil,c'est mon opinion.
Bonne fin de journée.
Dans cette expérience il s'agit tout simplement d'observer la diffraction de la lumière par un fil, pas de chauffer le fil à des centaines de degrés pour observer son rayonnement...
Bonjour Chip, c'est quoi une onde qui à un profil gaussien?
merci bien
flo
C'est vrai , mais il ne faut surtout pas oublier que c'est l'interprétation de sa courbe que Julie5 veut faire,
et la cloche de Planck que j'ai expliquer demeure valide
meme si il s'ajit que du seul spectre du laser car a l'intérieur meme d'une seule frange l'intensité lumineuse varie d'un bord a l'autre.Salut.
Euh... très franchement, ton interprétation n'est pas du tout valide. Le montage dont il est question est tout à fait incapable de mettre en évidence le spectre d'un laser.
Bien souvent les lasers utilisés en TP sont des lasers Helium-Neon, qui produisent une onde lumineuse dont l'intensité est proche d'une courbe de Gauss. Autrement dit quand tu regardes la tache lumineuse formée par le laser sur une feuille de papier, sa distribution d'intensité dans le plan de la feuille ressemble à une gaussienne (courbe en cloche).
Donc,selon vous fil ou pas on pourrait obtenir une cloche,car sa distribution d'intensité dans le plan de la feuille ressemble a une gaussienne.
Mais j'aimerais quand meme voir la comparaison , cloche de Julie5 et la cloche sans fil,salut.
Coucou!
Je suis de retour!
Je vois que notre projet a sucité beaucoup de réactions, c'est cool...
Merci Chip, t'as vraiment bien compris notre problème... En tout cas nous avons résolu notre problème. En fait, la diffraction par un fil c'est la même chose que la diffraction par une fente. Ainsi, on a calculé le champ electrique. Grâce à ce champ électrique on a retrouvé l'intensité (I~E²) et donc il nous reste plus qu'à comparer nos résultats expérimentaux aux courbes théoriques trouvées grâce à ces formules.......Eureka!
Merci, à tous et à bientôt!
Ju
Bah en fait non, pas pour une onde gaussienne, comme celle issue d'un laser... On peut montrer que des fois ça fait une différence négligeable et des fois non !Merci Chip, t'as vraiment bien compris notre problème... En tout cas nous avons résolu notre problème. En fait, la diffraction par un fil c'est la même chose que la diffraction par une fente.
Salut. Je suis de retour,je m'excuse pour le retard.
Selon ce que vous avez écrit,votre fil est transparent,
maintenant ce n'est plus le meme probleme,j'avais négligé ce détail.
Une tige transparente a profil rond est une lentille
convergente et la concentration des rayons au foyer
ce fait sur une ligne au lieu d'etre en un point comme pour les lentilles convergente du genre loupe.
Votre fil serait en fait une tige transparente a tres
petit diametre. En bougeant votre fil vous bougez votre foyer et comme la présicez chip, votre laser aurait un
profil "Gaussienne"(en forme de cloche).
Espérant avoir bien saisit votre expérience.
Merci pour votre attention.
