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Thursday, 15 August 2024

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tp: la réfraction de la lumière ACTIVITÉ 2 CHAPITRE 2: LA LUMIÈRE DES ÉTOILES TP: LA RÉFRACTION DE LA LUMIÈRE THÈME 1: L'UNIVERS A. MESURES faisceau incident i1 (°) 0 10 20 30 40 i2 (°) 7 13 25 sin( i1) 0, 17 0, 34 0, 50 0, 64 sin( i2) 0, 12 0, 23 0, 33 0, 43 50 60 70 80 90 31 35 39 41 42 0, 77 0, 87 0, 94 0, 98 1, 0 60° i1 angle 90° 0, 51 0, 58 0, 63 0, 66 0° 30° milieu 1: air milieu 2: plexiglas i2 réfracté demi-cylindre de plexiglas 0, 67 B. LES HYPOTHÈSES DE QUATRE SCIENTIFIQUES SUR LE PHÉNOMÈNE DE RÉFRACTION 1. Claude Ptolémée (90-168) "Les rayons perpendiculaires à la surface de séparation ne sont pas déviés. " Les rayons perpendiculaires à la surface de séparation sont confondus avec la normale: ils ont un angle d'incidence nul. Correction: La réfraction de la lumière. VRAI: Pour un angle d'incidence de 0°, l'angle réfracté vaut 0°: le rayon n'est pas dévié. 2. Robert Grossetête (1168-1253) "L'angle de réfraction est égal à la moitié de l'angle d'incidence. " FAUX: Par exemple, pour un angle d'incidence de 40°, l'angle réfracté vaut 25° et non 20° (40°/2).

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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. Tp physique la réfraction de la lumière corrigé 1 sec centrale. 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. 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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( Données: indice de réfraction n 1 de l'air = 1; indice de réfraction n 2 du plexiglas = 1, 5) Cette valeur 1. 5 correspond à l'indice de réfraction du plexiglas ou au rapport (quotient) de l'indice de réfraction du plexiglas par l'indice de réfraction de l'air. En déduire la relation entre sin(i), sin(r) et n = n 2 /n 1. Cette relation constitue la deuxième loi de Descartes. Tp : la réfraction de la lumière. Soit n le coefficient de proportionnalité entre sin(i) et sin(r), on peut écrire n=k donc sin (i) = n sin(r) or n = n 2 /n 1 donc sin (i) = (n 2 /n 1) sin(r) d'où la deuxième loi de Descartes: n 1 sin(i) = n 2 sin(r) Lorsque l'on passe d'un milieu moins réfringeant (indice de réfraction plus petit) à un milieu plus réfringeant (indice de réfraction plus grand), le rayon réfracté se rapproche de la normale. NB: Existe t'il un angle limite de réfraction? On a vu que pour un angle d'incidence nul, l'angle de réfraction est nul. Que se passe t il si l'angle d'incidence est perpendiculaire à la normale? sin (i) < 1 par définition donc i < 90° donc n 1 sin(i) <1 donc n 2 sin (r) < 1 soit sin (r) < 1/n 2 donc sin(r) < 0.

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Vous recopierez le tableau obtenu sur votre compte-rendu. Angle d'incidence en degré 5 10 15 20 25 30 40 50 60 70 Angle de réfraction en degré 3. 5 6. 5 13 16. 5 19. 5 25. 5 30. 5 35 39 1/ Le rayon lumineux entre dans le demi-cylindre au point I. Passe-t-il de l'air au plexiglas, ou du plexiglas à l'air? Le rayon lumineux incident est dans l'air puis passe dans le plexiglas au point I. 2/ Que vaut l'angle de réfraction quand l'angle d'incidence est nul? Un tour de magie (réfraction) - Site disciplinaire de Physique-chimie. L'angle de réfraction est nul lorsque l'angle d'incidence est nul. Ce rayon n'est donc pas dévié. 3/ Lorsque l'angle d'incidence est important, le rayon incident se sépare en deux parties: le rayon réfracté et un autre rayon. A quoi peut bien correspondre cet autre rayon? L'autre rayon que l'on peut observer se trouve dans l'air et est le symétrique du rayon incident par rapport à la normale. Il s'agit du rayon réfléchi. 4/ Sur papier millimétré, placer dans un système d'axes (i en abscisse, r en ordonnée) les points correspondants à chaque couple de mesure.
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. 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. Tp physique la refraction de la lumière corrigé . 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).