1 Description : Un goniomètre comprend : - une lunette de visée L devant une source lumineuse S,

Transcription

1 Utilistion d un goniomètre : réglge de l ppreil 1 Desription : Un goniomètre omprend : P - une lunette de visée devnt une soure lumineuse S, S - un ollimteur - un plteu P. es 3 éléments sont moiles utour d'un même xe vertil et les 3 mouvements sont indépendnts. Un erle fixe, perpendiulire à l'xe de rottion vertil, permet l mesure d ngle en degré, minute. lunette peut suler horizontlement pr une vis de réglge. Une utre vis permet de loquer l lunette et l'tion d'une vis tngente permet une rottion mirométrique. e ollimteur plé devnt une lmpe spetrle, est destiné à élirer le prisme u moyen d'un fiseu de lumière prllèle. Il omporte une fente de lrgeur vrile, un outon moleté pour le réglge. e plteu P omprend disques : l'un fixe, l'utre moile pr rpport u préédent sous l'tion de 3 vis lntes. Remrque : - Ne ommener l mnipultion qu'près un exmen détillé de l'ppreil ; il s'git de ien omprendre le rôle des différentes vis de réglge en prtiulier. - Un ollimteur uxiliire, reonnissle à son ordon d'limenttion életrique, n'est ps utilisé dns ette mnipultion ; il ser plé ontre le ollimteur pour ne ps gêner. Réglges : rétiule.1 Oulire : - Mettre u point sur le rétiule en déplçnt l'oulire. UNETTE œil doit voir le rétiule sns effort d'ommodtion : Pour el : - mettre une feuille lnhe devnt l ojetif de l lunette oulire ojetif - fire glisser l'oulire vers l'extérieur dns le tue porte-rétiule jusqu'à e que l'imge esse d'être nette, puis repousser elui-i jusqu'à retrouver l netteté - Eviter d'enfoner l'oulire u ours des oservtions. Si el se produisit, il fudrit refire e réglge.. Mise u point de l lunette sur l'infini : - Diriger l lunette vers un ojet très éloigné, une ntenne sur un toit pr exemple. - gir sur l rémillère qui entrîne le système {rétiule-oulire}, mettre u point sur l imge de l ojet oservé On doit voir sns effort d'ommodtion, sns prllxe, ussi ien l'ojet visé que le rétiule!!!. Fire vérifier vnt de poursuivre!!!.3 Réglge du ollimteur : - Diriger l lunette vers le ollimteur. Ouvrir l fente du ollimteur et l'élirer pr l soure S utilisée. - Régler le tirge du ollimteur de mnière à oserver une imge très nette de l fente, en prtiulier sur les ords. - Refermer ensuite l fente et mener son imge à être onfondue ve le trit vertil du rétiule de l lunette..4 Réglge des xes : e ollimteur immoilisé pr une vis de loge son xe perpendiulire à l'xe de rottion entrl. - Fire suler le orps de l lunette de fçon que le entre de l fente oïnide ve le entre du rétiule. Fih : goniometre.do 00 R.P Pge 1 sur 5

2 .5 Mise en ple du prisme : - mener le rs solidire de l plte-forme à l'opposé de l lunette. - Pler pproximtivement (,,) les 3 vis lntes du plteu moile à mi-ourse pour rendre le plteu sensilement horizontl. - Nettoyer le prisme () à l'lool ve du ppier Joseph si néessire - Déposer le prisme sur le plteu - l'rête dépsse un peu le entre du plteu - elle est tournée vers le ollimteur. - les trois ôtés de l se d'ppui du prisme sont perpendiulires ux ôtés du tringle formé pr les trois vis. lumière donnée pr le ollimteur.6 Réglge du prllélisme de l'rête à l'xe de rottion entrl : - Viser l'imge de l fente pr réflexion sur l fe lunette en position 1 - gir sur l vis () opposée à pour entrer l imge de l fente sur l imge du rétiule. - Viser l imge de l fente pr réflexion sur l fe lunette en position - gir sur l vis () pour entrer l imge de l fente sur l imge du rétiule. - Revenir à 1, orriger s'il y lieu, puis à,..et. jusqu'à un réglge prfit. hune des fes ( ou ) est lors prllèle à l'xe entrl, de même que l'rête. 1 Remrque : pour trouver plus filement les positions 1 et de l lunette, herher d'ord à l œil nu l'imge de l fente sur l fe, puis sur l fe. Fih : goniometre.do 00 R.P Pge sur 5

3 Mesure de l'indie de réfrtion d un prisme ve un goniomètre 1 Mesure de l'ngle : 1.1 Première méthode : on fit tourner l lunette, le prisme reste fixe : - Régler l lrgeur de l fente (fente fine) - Pointer l'imge de l fente pr réflexion sur - ire l position ( 1 ) de l lunette sur le erle grdué. - Répéter l'opértion pr réflexion sur l fe ( ). Mesure de l ngle du prisme : = 1 - Fire plusieurs essis en déplçnt légèrement le prisme entre hque essi. - Donner toutes les mesures dns un tleu. 1 Remrque e vernier omporte 30 divisions sur 0,5 degré, on peut don mesurer l'ngle à une minute d ngle près. 1. Deuxième méthode : on fit tourner le prisme ; l lunette reste fixe : fixe fixe V V1 fixe fixe - Pler l'lidde solidire de l plte-forme et l loquer sur l position V 1. - Pointer l'imge de l fente pr réflexion sur. loquer l lunette. ire l position V 1 de l'lidde. - Tourner lors l'lidde pour otenir l réflexion du ryon lumineux sur l fe. - Sns touher à l lunette mis uniquement u moyen de l'lidde, mener l'imge de l fente à l roisée des fils du rétiule. ire l position V de l'lidde. 'ngle est donné pr = 180 V V1 - Fire plusieurs essis et donner les mesures dns un tleu. luler moyen en degré, minute. - omprer les résultts otenus pr les deux méthodes. Fih : goniometre.do 00 R.P Pge 3 sur 5

4 Mesure de l'indie du prisme On oserver mintennt l'imge de l fente pr réfrtion sur les fes et du prisme (voir figure). 'oservteur verr don le spetre d'émission de l lmpe u sodium (ries olorées ien visiles et fines) herher d'ord les ries à l œil nu, puis pler l lunette d'oservtion. Oserver le doulet june du sodium..1 Mesure de l dévition minimum D mini pour le doulet june du sodium : ollimteur ollimteur ' ' ' imge de l fente lunette Dmini Dmini lunette X Dmini - e ollimteur reste fixe. - Tourner l plte-forme pour élirer l fe du prisme. - Erter l lunette et herher à l œil nu le fiseu réfrté sortnt pr l fe. - Tourner lentement l plte-forme à l min de mnière à e que l'imge se déple et se rpprohe de l xe X. - rrêter u moment où ette imge reprt en sens ontrire. - mener lors l lunette devnt l œil ; prhever le réglge jusqu'à e que l'imge soit u minimum de dévition, sur l roisée des fils du rétiule. - Noter l position de l lunette. Fire vérifier vnt de poursuivre!!! - Sns touher u prisme, fire tourner l plte-forme pour mener en '''. - Répéter les opértions préédentes. - lunette oupe lors l position ', symétrique de pr rpport à l xe X. - dévition minimum est donnée pr : D mini = ' - Fire plusieurs essis ; donner toutes les mesures (en degré, minute) dns un tleu. - luler (D mini )moyen en degré, minute, puis en degrés déimux.. lul de l'indie n du prisme : Pour une rdition monohromtique donnée, l'indie de réfrtion est donné pr l formule i-ontre. ttention ux unités! Des mesures de et de D mini, en déduire l vleur de n ve 4 hiffres signifitifs. sin( n = sin( D min i + ) ) Fih : goniometre.do 00 R.P Pge 4 sur 5

5 Etude de l oure D = f(i), dévition en fontion de l ngle d inidene ut du TP : Un ryon lumineux rrive sur un prisme sous l inidene i. e ryon trverse le prisme et suit une dévition D. pour hque position du prisme on mesure i et D ; on pourr trer l oure D = f(i) D 0 Fig 1 Fig Fig 3 1 Réglge du goniomètre( Voir TP "réglge du goniomètre", utiliser une lmpe u sodium) Fire vérifier hque étpe du réglge vnt de poursuivre!!! - Préprer le fihier de mesures sur Regressi ; définir, 0, ; définir les fontions D mini et n ; ttention ux unités! Réglge de l nge d inidene i = 45 - Viser l'imge de l fente rendue fine (position 0 de l lunette). Noter 0 (fig. 1). - Tourner l lunette de 90 pr rpport à 0 extement et l fixer. - gir sur l'lidde du plteu et mener l'imge de l fente pr réflexion sur, à l roisée des fils du rétiule. 'ngle d'inidene des ryons issus du ollimteur, sur l fe est lors 45 extement (fig. ). - Noter l position 1 de l'lidde sur le erle grdué. 3 Mesures de i et D : - Qund i = 45, tourner l lunette et pointer l rie june de l lmpe u sodium (fig 3). - Vérifier que l'on oserve l lumière réfrtée pr le prisme! (spetre de ries de l lmpe u sodium). - Noter l position de l lunette. En déduire l vleur de l dévition D = - 0 pour i = 45 (fig. 3). - Fire tourner l'lidde ommndnt l rottion du plteu et du prisme de 5 pour otenir une inidene i = Pointer l rie june. Noter l nouvelle position de l lunette. - ontinuer à fire roître l'inidene de 5 en 5 jusqu'à 90 ; ompléter le tleu (i,, D). - Revenir à l'inidene i = 45 (fig ) et tourner l'lidde de 5 dns le sens inverse pour otenir i = ompléter le tleu (i,, D). - ontinuer jusqu'à i 0 l'inidene limite. u voisinge de l'inidene limite, opérer de degré pr degré. - Sur Regressi, oserver l oure D = f(i) tout u long des mesures. - jouter sur l oure i 0 l ngle limite, D mini, D(i 0 ) et D(i=90 ). 4 Résultts expérimentux omprés ux résultts théoriques (Voir formules du prisme) : - ngle limite λ = sin 1 (1/n) indie du prisme - Si i = 90, r = λ, r = - λ, i = i 0. (inidene limite) - Si i = 90, r = λ, r = - λ, i' = i 0. ( )/ ) sin (D i n = sin( / ) min + - inidene limite i 0 sin( i 0 ) = n sin( λ) D(i = i 0 ) = D(i = 90 ) = i Trer ve soin l représenttion grphique de D = f(i) et relever sur l oure D mini, i 0, D(i=i 0 ) et D(i=90 ). - Relever l vleur de l ngle du prisme. luler n l indie du prisme. - prtire de n et de, luler les vleurs de i 0, de D(i=i 0 ) et de D(i=90 ). - omprer es vleurs ux vleurs otenues pr l expériene. Fih : goniometre.do 00 R.P Pge 5 sur 5