Universit Mohamed V - Agdal Facult des sciences de Rabat

Anne universitaire 2013-2014 SMP3 - physique 3

T.D. Optique Physique

Srie 1

Important : Pour tre profitable et afin de pouvoir, lors des sances des TD, localiser et identifier vos lacunes, la solution des exercices doit tre rdige. Cette dmarche vous permettra de rsoudre les problmes des contrles, alors que connatre la solution des exercices ne permet pas de sadapter toutes les situations.

Exercice 1 Soient deux points A et B distants de d dans un milieu isotrope dindice de rfraction n0=1. 1. valuer le chemin optique ABL . 2. On interpose travers le rayon lumineux AB et perpendiculairement celui-ci une lame dpaisseur e et dindice n. Evaluer le nouveau chemin optique ABL' . 3. AN : Calculer ABL et ABL' si d = 5 cm, e = 1 cm et n = 1,5. 4. Evaluer la diffrence de chemin optique entre deux rayons issus de A :

- le premier effectue un trajet direct de A vers B, - le second se rflchit deux fois lintrieur de la lame.

Exercice 2 Un dioptre plan spare un milieu dindice (de rfraction) n1 dun milieu dindice n2. 1. En utilisant le principe de Fermat, retrouver la loi de Snell-Descartes pour la rflexion. Une onde plane arrive sous langle dincidence i sur un dioptre. 2. A laide de la loi de Malus tablir la loi de Snell-Descartes pour la rfraction.

Exercice 3 On considre l'onde lectromagntique plane telle que :

E!"(M,t) = E

!"Mcos2! 5.1014 t - 10

7

12 (x + 3y)

!

"#

$

%&

1. Dterminer sa priode et sa frquence. 2. Dterminer sa direction de propagation dans un repre orthonorm direct Oxyz. 3. Dterminer sa longueur donde et son nombre donde. 4. Calculer sa vitesse de propagation. En dduire le milieu o se propage londe. 5. Calculer les composantes du vecteur donde k

!".

Exercice 4 Une radiation monochromatique de longueur donde dans le vide o = 488 nm (radiation verte) passe de lair dans une eau dindice n = 1,33.

1. Calculer la longueur donde dans leau. 2. y a-t-il un changement de frquence de cette radiation quand on tombe dans leau. 3. Calculer la vitesse de cette radiation dans leau et sa frquence. 4. Supposons maintenant que londe lectromagntique associe cette radiation est une onde plane monochromatique de frquence .

a. Calculer le chemin optique entre deux surfaces donde et spares dune distance gale 2 m dans lair. En dduire la variation de phase de londe sinusodale entre et .

b. Mme question que a- mais dans leau.

Exercice 5 Un laser hlium-non (He-Ne) met un faisceau de lumire rouge form de bande trs troite de frquences centre sur = 4,741014 Hz. 1. Dterminer lnergie du photon. Le faisceau laser est de puissance P = 0,1 mW et a une section S = 3,1410-6 m2. 2. Dterminer lnergie reue pendant une seconde par un cran interceptant perpendiculairement se faisceau. 3. Dterminer la densit de flux du rayonnement, ou intensit lumineuse I.

Exercice 6 De la lumire naturelle dintensit Io traverse quatre polariseurs rectilignes. Le plan du polariseur m fait un angle de 30 avec le plan du polariseur (m-1). 1. Quelle est lintensit du faisceau transmis ? 2. Mme question si on enlve les 2 polariseurs du milieu ?

Exercice 7 Un faisceau lumineux de pulsation et de longueur donde dans le vide se propageant suivant Oz est dcrit par :

Ex = E0 cos(t kz) Ey = E0 sin(t kz) Ez = 0

avec : k = / c = 2/ 1. Montrer quil sagit dune vibration circulaire dont on prcisera le sens de parcours. 2. Un analyseur est plac dans le plan dans le plan z = 0 ; sa direction de polarisation fait un angle avec Ox.

a. Dterminer le champ E la sortie de lanalyseur. b. Comment lintensit lumineuse I aprs lanalyseur varie-elle en fonction de ?

3. Reprendre les questions prcdentes pour le champ incident : Ex = E0 cos(t kz) Ey = - E0 sin(t kz) Ez = 0