Après l’assimilation du cours sur l’optique ondulatoire, il est temps de passer à la pratique avec des exercices propagation des ondes lumineuses 2ème bac. Cette série d’exercices en PDF a été spécifiquement compilée pour répondre aux besoins des élèves de 2bac sciences physique, 2bac sciences maths et 2bac svt. Vous y trouverez des applications directes sur le phénomène de diffraction (calcul de la largeur de la fente ou de la tache centrale), sur la loi de Descartes pour la réfraction, ainsi que sur l’étude de la dispersion de la lumière blanche par le prisme de verre.
Ondes lumineuses – Activités 1.pdf
Ondes lumineuses – Corrigé de la série 1.pdf
Ondes lumineuses – Corrigé de la série 2.pdf
Ondes lumineuses – Série globale 1.pdf
Ondes lumineuses – Série globale 2.pdf
Ondes lumineuses – Exercices non corrigés 1.pdf
Ondes lumineuses – Exercices non corrigés 2.pdf
Ondes lumineuses – Exercices non corrigés 3.pdf
Ondes lumineuses – Exercices non corrigés 4.pdf
Ondes lumineuses – Exercices non corrigés 5.pdf
1. L’étude quantitative de la diffraction
L’exercice incontournable du baccalauréat en 2bac sciences physique ou SVT consiste à mesurer la largeur d’un objet microscopique (comme un fil de pêche ou un cheveu) par diffraction laser. L’approche est toujours la même : on établit la relation L = (2.λ.D) / a à partir des considérations géométriques (θ = λ/a et tan(θ) ≈ θ = L/(2D)).
Très souvent, l’énoncé fournit une courbe d’étalonnage L = f(1/a). Ce graphe est une droite passant par l’origine. Son coefficient directeur (la pente) est égal à (2.λ.D). En calculant cette pente mathématiquement, vous pourrez en déduire la longueur d’onde λ de votre laser avec une grande précision.
Astuce importante : L’erreur la plus commune est celle des unités. Convertissez scrupuleusement la largeur de la tache (L) et la largeur de la fente (a) en mètres (m) avant tout calcul.
2. Changement de milieu et indice de réfraction
Le deuxième type d’exercice teste votre compréhension du passage de la lumière d’un milieu transparent vers un autre (par exemple de l’air vers le verre ou l’eau). Pour les élèves de 2bac sciences maths et physique, rappelez-vous ces deux lois inébranlables :
- La fréquence (f ou ν) de la lumière est invariante. Elle ne dépend que de la source laser et ne change jamais lors d’un changement de milieu.
- La vitesse (v) et la longueur d’onde (λ) sont modifiées. Le nouveau milieu freine la lumière. La nouvelle longueur d’onde dans le verre se calcule par la relation : λ(verre) = λ₀ / n, où n est l’indice de réfraction absolu du verre (n = c / v).
3. L’étude du prisme de verre
Dans ces exercices, vous devez manipuler les quatre relations du prisme (qui découlent directement des lois de Descartes sur la réfraction). Le but est souvent de montrer la dispersion de la lumière blanche. Puisque l’indice (n) du verre dépend de la couleur (loi de Cauchy : n = A + B/λ²), le rouge (grande longueur d’onde) sera moins dévié que le violet ou le bleu (petite longueur d’onde).
En vous exerçant sur ces documents de manière répétitive, vous acquerrez des automatismes de calcul et une confiance précieuse. Prenez le temps de soigner vos justifications littérales avant de passer à l’application numérique.
