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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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La réfraction

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Presentation Transcript


La r fraction l.jpg

La réfraction


Avez vous d j remarqu qu une petite cuill re plong e dans un verre d eau para t cass e l.jpg

Avez-vous déjà remarqué qu'une petite cuillère plongée dans un verre d'eau paraît cassée...


Slide4 l.jpg

  • Lorsque la lumière passe d'un milieu dans un autre, elle est déviée. Ce phénomène se nomme : réfraction de la lumière.


Remarque l.jpg

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


Exemple un rayon lumineux passe de l air dans l eau selon le sch ma l.jpg

Exemple : un rayon lumineux passe de l'air dans l'eau selon le schéma :

Air : n1=1,0

Eau : n2=1,33


Slide7 l.jpg

  • 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 l.jpg

Schéma :

Rayon incident

Air : n=1,0

Eau : n=1,33

La normale


Slide9 l.jpg

  • L’angle d’incidence (noté généralement i ou i1) est l’angle entre le rayon incident et la normale.


Sch ma10 l.jpg

Schéma :

i1

Air : n=1,0

Eau : n=1,33


Slide11 l.jpg

  • 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 l.jpg

Schéma :

Rayon incident

Air : n=1,0

Eau : n=1,33

Anglederéfraction

rayon réfracté


D finition l.jpg

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 l.jpg

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 l.jpg

Remarque :

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


Slide16 l.jpg

Milieu 1

Milieu 2

Milieu 2


Remarque17 l.jpg

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 l.jpg

    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 l.jpg

    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 l.jpg

    Exercice 2 :

    • Calculer l’indice du plexiglas :

    51°

    51°

    51°

    air

    plexiglas

    25°


    Correction l.jpg

    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.


    Exercice 3 soit l exp rience l.jpg

    Exercice 3 : soit l’expérience :

    i

    r


    Slide23 l.jpg

    • 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 l.jpg

    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.


    Slide25 l.jpg

    tangente

    i

    r


    Slide26 l.jpg

    • 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 l.jpg

    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


    Slide28 l.jpg

    FIN


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