Juin 2005

UNIVERSITE HENRI POINCARE, NANCY 1FACULTE DES SCIENCESSUJET D'EXAMENDIPLOME DEUG SV2Epreuve de Physique ExpérimentaleDEG40315Session de Juin 2005DateHoraireDurée du sujet 2 heuresNom du rédacteur C. DidierjeanDocuments autorisésX Documents non autorisésX Calculatrices autoriséesCalculatrices non autoriséesLe microscope électroniquea) Dans quelle condition est-il possible d'observer la diffraction d'un objet par uneonde ? Décrivez les conditions expérimentales permettant d'observer lephénomène de diffraction de la lumière (onde électromagnétique visible).b) Rappelez la relation de Louis de Broglie (1924).c) Déterminez la longueur d'onde de l'onde associée à une balle de 140g se déplaçantà 40 ms- 1 . Est-il possible d'imaginer une expérience pour observer le phénomènede diffraction d'une telle onde? Commentez.d) Déterminez la longueur d'onde de l'onde associée à un électron accéléré sous unedifférence de potentiel de 200kV. Est-il possible d'imaginer une expérience pourobserver le phénomène de diffraction d'une telle onde? Commentez.e) Quel phénomène limite le pouvoir de résolution d'un microscope optique?f) Déterminez le pouvoir de résolution théorique d'un microscope électronique où lesélectrons sont accélérés sous une différence de potentielle de 200kV.g) Les éléments principaux d'un microscope optique sont l'oculaire, la sourcelumineuse, l'objectif, la lame porte-objet. Faites un schéma du microscope optique.h) Les éléments principaux d'un microscope électronique à transmission sont lecanon à électrons, la lentille objectif, la lentille de projection, la lentilleintermédiaire, le condenseur, la grille porte-objet et l'écran. Faites un schéma dumicroscope électronique à transmission.i) Quels sont les points faibles du microscope électronique?Les vues suivantes ont été obtenues avec un microscope électronique à transmission. La vue1 a été obtenue en mode image. Le cercle noir marque la zone sur laquelle le faisceaud'électrons a ensuite été focalisé pour obtenir la vue 2, en mode diffraction.j) Quelle différence y a-t-il entre le mode diffraction et le mode image?k) Quelle information apporte le mode diffraction sur la phase solide du matériauobservé?1) Le mode diffraction permet de déterminer certaines caractéristiques de la phasesolide du matériau, lesquelles? Déterminez ces caractéristiques sachant que laconstante du microscope est de 3,4cmÂ.Données: constante de Planck h = 6.63 1O- 34Js ; masse de l'électron me = 9.1 10- 31 kg; chargede l'électron 1.6 10- 19 Coulombs.