Le trajet d'un rayon lumineux est modifié s'il rencontre une surface réfléchissante ou s'il passe d'un milieu transparent à un autre. Ces phénomènes sont appelés respectivement réflexion et réfraction. I La réflexion Un rayon lumineux modélise un trajet de la lumière. Dans un milieu transparent homogène, il est représenté par une ligne droite avec une flèche indiquant le sens de propagation. Une surface réfléchissante (un miroir par exemple) renvoie (réfléchit) un rayon lumineux dans une direction particulière. Les lois de Snell-Descartes pour la réflexion 1 re loi. Les rayons réfléchi et incident sont dans le même plan, appelé plan d'incidence et défini par le rayon incident et la normale IN au point d'incidence I. P 1 2 1 TP3P Réfraction de la lumière corrigé. 2 e loi. L'angle de réflexion r entre le rayon réfléchi et la normale IN est égal à l'angle d'incidence i entre le rayon incident et la normale IN: r = i II La réfraction La réfraction est le changement de direction subie par la lumière lorsqu'elle passe d'un milieu transparent à un autre milieu transparent.
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b. Quelle grandeur peut-on calculer à partir de cet indice optique? La calculer. c. Quelle information qualitative peut-on tirer de la comparaison de l'indice optique du verre ordinaire avec celui de l'alcool qui vaut 1, 36? Conseils Utilisez la définition de l'indice optique d'un milieu transparent. Tp physique la réfraction de la lumière corrigé de. Solution a. n verre = 1, 50 donc la lumière se propage 1, 50 fois moins vite dans ce milieu transparent que dans le vide ou dans l'air. On peut calculer la vitesse de propagation de la lumière dans le verre. n = c v donc v = c n soit v = 3, 00 × 10 8 1, 50 = 2, 00 × 10 8 m · s − 1. L'indice optique du verre est supérieur à l'indice optique de l'alcool donc la lumière se propage moins vite dans le verre que dans l'alcool. 2 Déterminer un angle de réfraction Un faisceau laser est réfracté de l'air dans l'eau. Compléter la figure ci-contre: indiquer le point d'incidence I; tracer la normale en I à la surface de séparation entre l'air et l'eau; repérer le rayon incident, le rayon réfracté, l'angle d'incidence i 1 et l'angle de réfraction i 2.
5 * 1 = 0. 66 soit i = 41. 8° Au dela le rayon incident
n'est plus réfracté (sin(r)>1 est impossible). Tp physique la réfraction de la lumière corrigé definition. On est
dans le cas de la réflexion totale. Ce phénomène
n'est possible que si l'on passe d'un milieu plus réfringeant
à un milieu moins réfringeant. Imaginez une expérience permettant de déterminer
l'indice de réfraction d'un milieu transparent quelconque. Réalisez-la avec comme deuxième milieu
transparent
l'eau dont l'indice de réfraction vaut n 2
=
1, 33.
suffit de placer à la place du demi-cylindre en plexiglas une
cuve remplie d'eau. Il faut que cette cuve soit suffisamment large pour
pouvoir déterminer avec précision l'angle de
réfraction. L'idéal est d'utiliser une cuve en forme de
demi-cylindre pour retrouver les conditions de la première
expérience.
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5/
La modélisation par une droite de cet ensemble de point vous
paraît-elle satisfaisante? Argumentez. Lorsque
l'on trace la courbe, il est possible de modéliser celle-ci par
une droite pour des angles d'incidence petits. Cependant, plus on
s'éloigne de la Normale et moins cette modélisation est
satisfaisante, en effet les points relevés ne suivent plus la
même loi de proportionnalité observée au
début. Il est impossible de modéliser cette courbe par
une droite unique. TP2 : La réfraction de la lumière – Physique & Chimie. 6/
J. Kepler (1571-1630) jugea devant une série de mesures
telle
que la vôtre que la loi r = k*i pouvait
assez bien
convenir pour des petits angles. Déterminez dans quel
intervalle de i cette loi te semble valable. Cette loi est valable pour un angle d'incidence compris entre 0° et 30°
7/
Descartes (1596-1650) formula une relation de
proportionnalité
entre les grandeurs sin(i) et sin(r) valable pour tous les angles
d'une série de mesures. Faites un tableau reprenant sin i et
sin r. Tracez la courbe sin(r) en fonction de sin(i).
c. Tracer le graphique r = f(i). En observant la courbe obtenue, pouvez-vous
conclure que l'angle d'incidence i et l'angle de réfraction r sont
proportionnels, comme le propose Johannes Keppler? Pourquoi? d. Un tour de magie (réfraction) - Site disciplinaire de Physique-chimie. Remplissez les lignes 3 et 4 du tableau ci-dessus en calculant sin i et
sinr. e. Tracer le graphique sin r = f(sin i). En observant la courbe obtenue,
pouvez-vous conclure que le sinus de l'angle de réfraction r est
proportionnel au sinus de l'angle incidence i, comme le propose René
Descartes? Pourquoi? Conclusion: Lequel des 2 savants avait raison?
Tp Physique La Réfraction De La Lumière Corrige Les
3. Johannes Kepler (1571-1630)
"L'angle de réfraction est proportionnel à l'angle
d'incidence pour des valeurs d'angles petites. " Il faut tracer la courbe i2 = f(i1). Pour des petits angles (i1 < 30°), les points sont alignés
sur une droite passant par l'origine. VRAI: Il y a proportionnalité entre i2 et i1 si i1 est
suffisamment petit (i1< 30°). Courbe i2 = f(i1)
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
sin (i1)
y = 1, 494x
1
0, 9
4. René Descartes (1596-1650)
"Le sinus de l'angle de réfraction sin( i 2) est
proportionnel au sinus de l'angle d'incidence sin( i1). " La courbe sin(i1) = f(sin(i2) est une droite passant par
l'origine. Tp physique la réfraction de la lumière corrige les. VRAI: Il y a donc proportionnalité entre sin(i2) et
sin(i1). 0, 8
0, 7
0, 6
0, 5
0, 4
0, 3
0, 2
Courbe sin(i1) = f(sin(i2)
0, 1
sin (i2)
0, 8
L'indice optique de l'eau est 1, 33 et l'angle d'incidence mesure 60°. Déterminer la valeur de l'angle de réfraction. Conseils Appliquez les deux lois de Snell-Descartes pour la réfraction. Utilisez la fonction arcsin de la calculatrice (Asn ou sin − 1) en définissant l'unité d'angle en degrés. n 1 sin i 1 = n 2 sin i 2 avec n 1 = 1, 00 (air), n 2 = 1, 33 (eau) et i 1 = 60 °. On obtient: sin i 2 = n 1 sin i 1 n 2 = 1, 00 × sin 60 ° 1, 33 = 0, 866 1, 33 = 0, 651 donc i 2 = 40, 6°.
Publié il y a 5 jours
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