Atelier Jeunes Ingénieurs : Et si on faisait toute la lumière sur la diffraction ?

Description

La diffraction de la lumière sur un réseau : des principes physiques aux applications technologiques.
Lorsque la lumière rencontre des objets de petite taille, elle est déviée d'une façon qui peut nous paraître étrange. Ce phénomène, appelé diffraction, est commun à tous les types d'ondes. La décomposition de la lumière par un réseau de diffraction est sans doute une des manifestations les plus spectaculaires de ce phénomène. Dans cet atelier, nous proposons de nous intéresser aux réseaux de diffraction et à leur utilisation dans les spectromètres à réseau.

Déroulement : les élèves se regroupent par trois autour d'une table et reçoivent le matériel relatif à l'atelier. Le responsable de l'activité, généralement un chercheur ou un assistant de l'école, donne ou rappelle les connaissances de base nécessaires à la réalisation de chaque expérience et les consignes de chaque défi, en les illustrant d'éventuelles démonstrations. Les élèves réalisent ensuite eux-mêmes chaque manipulation, sous les conseils et les explications de leur enseignant, du responsable de l'activité et de son assistant, qui se promènent tous trois parmi les bancs. Contenu : les élèves commencent par observer la diffraction d’une lumière laser sur divers objets tels qu’une ou plusieurs fentes, une ouverture circulaire, un bord droit et, bien sûr, des réseaux de diffraction. Sur base de l’hypothèse que la lumière se comporte comme une onde et du principe de superposition, les élèves en arrivent à donner une explication qualitative de ces observations. Le problème de la diffraction par les réseaux est ensuite abordé plus en détails pour en déduire la loi des réseaux et la vérifier expérimentalement. La dernière partie de l’atelier consiste à appliquer la loi des réseaux pour concevoir et réaliser un spectroscope à réseau de diffraction que les élèves pourront ramener chez eux. Ce spectroscope sera utilisé pour analyser diverses sources lumineuses et comprendre, par exemple, pourquoi le prix Nobel de physique de 2014 récompense les inventeurs des leds bleues alors que nous utilisons surtout des leds blanches.

Pré-requis/Matériel nécéssaire

Pré-requis :
* Optique géométrique
* Trigonométrie de base

Matériel :
* Latte et calculatrice

Objectifs

* Découvrir la physique, ses concepts, ses lois et ses applications technologiques, par la manipulation expérimentale, l'observation active et la déduction personnelle.

Organisateurs

Université libre de Bruxelles

Ecole polytechnique de Bruxelles

OPERA-photonique

Séances