MPS : Mesure du diamètre d un cheveu

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1 Activité expérimentale n M. Suet nd Compétences travaillées Compétences Réaliser : Réaliser une courbe d étalonnage. Mobiliser et Exploiter ses connaissances : Mise en évidence de la diffraction de la lumière laser. Mettre en œuvre une démarche expérimentale : Valider : Déterminer le diamètre d un cheveu trouvé sur la scène du crime et faire progresser l enquête. Niveau Validé Contexte Les techniciens de la police scientifique ont retrouvé des cheveux sur le lieu du crime. Au sein de notre laboratoire d analyse, nous avons maintenant pour mission de mesurer l épaisseur d un échantillon de cheveu à l aide du phénomène du diffraction afin de déterminer à qui il appartient. MPS : Mesure du diamètre d un cheveu Sécurité : Il ne faut jamais regarder en face le faisceau d un laser, sous peine de détérioration irréversible de la rétine Ne jamais s amuser à pointer le faisceau vers vos camarades, sous peine de sanctions.

2 I. Mise en évidence de la diffraction Placer les fils de pêche perpendiculairement au mur : distance fils-mur =,0 m. Placer le laser perpendiculairement au mur de la salle : distance fils-laser = 0 cm. Une feuille de papier scotchée au mur servira d écran. Allumer le laser et déplacer le pour que le faisceau arrive sur fil de pêche le plus fin. Faire le schéma légendé du montage et représenter les tâches de diffraction que vous observez. Déplacer le laser, pour que le faisceau arrive sur le fil de pêche le plus épais. Rayer la mention en italique qui vous semble fausse : Plus le fil est fin plus / moins la largeur de la tâche centrale de diffraction est grande. II. Tracé de la courbe d étalonnage II.. Protocole opératoire Mesurer avec précision la largeur L de la tâche centrale pour les différents fils de diamètre connu D. Sachant que vous allez devoir faire, dans le noir, plusieurs mesures, repérer la tâche centrale par deux traits sur la feuille, décaler la feuille à chaque mesure et/ou changer la couleur de votre crayon. Bien garder constantes les distances précédentes : laser-fils = 0 cm et fils-mur =,0 m II.. Exploitation des mesures Sur le tableau prof noter les résultats de vos mesures de largeur de tâche en respectant bien les unités demandées. Pour chaque fil de pêche calculer la moyenne des largeurs de la tâche centrale de diffraction.

3 Sur votre cahier, noter les résultats sous forme de tableau. Diamètre du fil : D (mm) Largeur de la tâche centrale : L (cm) Rayer les mentions en italique qui vous semblent fausses. La largeur de la tâche centrale L est proportionnelle ou inversement proportionnelle au diamètre du fil D Il sera plus judicieux de tracer L = f(d) ou L = f(/d) Tracer la courbe d étalonnage. Echelle abscisse (horizontale) : cm représente 0,00 µm ; Echelle ordonnée (verticale) : cm représente 0,5 cm Avec une règle tracer la droite moyenne passant par l origine. Ne pas oublier de légender le graphique : titre, grandeur sur les axes avec leurs unités, échelles. 0,00 0,004 0,006 0,008 0,0 0,0 0,04 0,06,5,5 L mesuré en cm,5,5 0,5 0,5 0,00 0,004 0,006 0,008 0,0 0,0 0,04 0,06 /D Figure Exemple de courbe d étalonnage : variation de L en fonction de /D

4 III. Utilisation de l indice recueilli par les enquêteurs. Sortir avec prudence l indice monté sur une diapositive par les enquêteurs et refaire une mesure dans les mêmes conditions qu avec le fils de pêche. Sur le tableau prof noter le résultat de votre mesure Calculer la moyenne Reporter sur la courbe d étalonnage la valeur moyenne trouvée et déterminer l épaisseur du cheveu e =... µm Des techniciens assermentés d un autre cabinet ont analysé les cheveux de Monsieur Bibolet (prélevés sur sa brosse) et de Madame Bibolet. Ils ont respectivement trouvé : 89 µm et 8 µm. Quelles sont vos conclusions sur l indice analysé et sur l enquête en cours? 4

5 Figure Tracé de la courbe d étalonnage.