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La réfraction

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La réfraction. Avez-vous déjà remarqué qu\'une petite cuillère plongée dans un verre d\'eau paraît cassée. Lorsque la lumière passe d\'un milieu dans un autre, elle est déviée. Ce phénomène se nomme : réfraction de la lumière . Remarque :.

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Presentation Transcript
avez vous d j remarqu qu une petite cuill re plong e dans un verre d eau para t cass e
Avez-vous déjà remarqué qu\'une petite cuillère plongée dans un verre d\'eau paraît cassée...
slide4
Lorsque la lumière passe d\'un milieu dans un autre, elle est déviée. Ce phénomène se nomme : réfraction de la lumière.
remarque
Remarque :
  • Chaque milieu transparent est caractérisé par une valeur que l\'on appelle l\'indice (noté n) qui n\'a pas d\'unité.
  • Exemples :
        • L\'air : n= 1,0
        • L\'eau : n= 1,33
        • Le plexiglas : n=1,5
        • Le verre : n=1,6
slide7
Le rayon qui traverse le premier milieu (noté milieu 1 d\'indice n1) est appelé rayon incident.
  • Pour connaître l\'angle sous lequel le rayon lumineux arrive sur la surface de séparation entre les deux milieux, il faut tracer un trait que l\'on nomme la normale.
  • Pour tracer la normale (en pointillé), il faut tracer la perpendiculaire à la surface de séparation entre les deux milieux au point où arrive le rayon incident.
sch ma
Schéma :

Rayon incident

Air : n=1,0

Eau : n=1,33

La normale

slide9
L’angle d’incidence (noté généralement i ou i1) est l’angle entre le rayon incident et la normale.
sch ma10
Schéma :

i1

Air : n=1,0

Eau : n=1,33

slide11
Le rayon lumineux passe dans le milieu 2 (c’est-à-dire l’eau). On a un rayon appelé rayon réfracté.
  • L’angle de réfraction (noté généralement r ou i2) est l’angle entre la normale et le rayon réfracté.
sch ma12
Schéma :

Rayon incident

Air : n=1,0

Eau : n=1,33

Anglederéfraction

rayon réfracté

d finition
Définition :
  • Le plan contenant le rayon incident et la normale à la surface est appelé : le plan d’incidence.
  • Le pland’incidence est l’écran (ou la feuille où vous tracez les schémas).
lois de descartes
Lois de Descartes :
  • 1ère loi de Descartes : Le rayon réfracté est dans le plan d’incidence.
  • 2ème loi de Descartes : L’angle d’incidence i1 et l’angle de réfraction i2 sont liés par la relation :

n1× sin i1 = n2× sin i2

avec : n1 : indice de réfraction du milieu 1

n2 : indice de réfraction du milieu 2

remarque15
Remarque :
  • Lorsqu’un rayon lumineux arrive perpendiculairement à la surface de séparation entre les deux milieux, il n’est pas dévié.
slide16

Milieu 1

Milieu 2

Milieu 2

remarque17
Remarque :
  • Lorsque l’on passe d’un milieu 1 (d’indice n1) à un milieu 2 (d’indice n2), on a :
      • i1> i2 si n1 < n2
      • i1 < i2 si n1 > n2.
  • Lorsque n1 > n2, si l’angle i1 est trop important, le rayon lumineux n’est plus réfracté, il est réfléchi et ne peut pas passer dans le milieu 2.
exercice 1
Exercice 1 :
  • Un rayon lumineux passe du verre dans l’air. L’angle de réfraction est r = 80,0°. Calculer l’angle d’incidence i en prenant n(air) = 1,0 et n(verre) = 1,6.

Faire un schéma de la situation.

r ponse
Réponse :
  • On applique la loi de Descartes :

n1× sin i = n2× sin r

→ 1,6× sin i = 1,0 × sin 80,0

→ sin i = 0,62 donc : i = 38°.

exercice 2
Exercice 2 :
  • Calculer l’indice du plexiglas :

51°

51°

51°

air

plexiglas

25°

correction
Correction :
  • L’angle d’incidence (entre le rayon incident et la normale) est : 90 -51 = 39°
  • D’après la loi de Descartes :

n1× sin i1 = n2× sin i2

Donc : 1 × sin 39 = n2× sin 25

On obtient : n2= 1,49.

slide23
Le demi cylindre est en plexiglas (on prendra n(plexiglas) = 1,5.

1) Pourquoi le faisceau de lumière arrivant sur la face arrondi du cylindre n’est pas dévié lorsqu’il traverse la séparation entre l’air et le plexiglas ?

2) Le rayon arrive sur la surface de séparation plane. Calculer l’angle de réfraction r pour un angle d’incidence i = 30° .

3) Même question que 2) pour i = 60°.

r ponse24
Réponse :
  • Question 1 : lorsque la surface de séparation n’est pas plane. Il faut tracer la tangente au point où arrive le rayon. Cette tangente correspond à la surface de séparation en ce point.
  • En traçant la normale, on constate qu’elle est confondue avec le rayon incident donc le rayon arrive perpendiculairement à la surface de séparation donc le rayon n’est pas dévié.
slide26
Question 2 :

On trouve d’après Descartes : 1,5 × sin 30 = 1,0 × sin r donc : r = 48,6°.

  • Question 3 :
  • On trouve d’après Descartes : 1,5 × sin 60 = 1,0 × sin r donc : sin r = 1,3 > 1. Ce n’est pas possible donc il n’y a pas de rayon réfracté. Le rayon est réfléchi.
quelques liens pour s entra ner sur la r fraction
Quelques liens pour s’entraîner sur la réfraction :
  • http://helium4.fr/quiz/dispersion/
  • http://ww3.ac-poitiers.fr/voir.asp?p=sc_phys/tournier/secondes/physique/Optiq/optiq.htm
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