Classe de 2nde Exercice n°1 Un rayon lumineux qui se propage ...
Afin de mesurer l'indice de réfraction d'un liquide, on en verse une quantité ... Le
verre d'un prisme a un indice n=1,62 pour une radiation lumineuse rouge.
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Classe de 2nde
Exercice n°1
Un rayon lumineux qui se propage dans l'air, est réfracté lorsqu'il pénètre dans l'eau d'un étang. L'angle d'incidence est noté i1 et l'angle de réfraction i2 . Les schémas ci dessous, qui sont censés décrire ce phénomène, sont inexacts : expliquer pourquoi dans chaque cas (une phrase) . Lindice de réfraction de leau est égal à 1,33
Cas n°1 : Cas n°2 : Cas n°3 : Cas n°4 :
Exercice n°2
Afin de mesurer lindice de réfraction dun liquide, on en verse une quantité suffisante dans un
demi-cylindre creux disposé sur un disque graduée en °. Ce demi-cylindre est éclairé par de la
lumière sous un angle dincidence i1 = 40°. On mesure alors un angle de réfraction i2 = 26,7°
1. Expliquer le phénomène de réfraction.
2. Faire un schéma ci-contre soigné et légendé de cette situation
3. Donner les lois de Snell-Descartes
3. Quel est lindice de réfraction de lair ? Pourquoi ?
4. Calculer la valeur n de lindice de réfraction de ce liquide.
5. Avec ce matériel est-il possible dobtenir un rayon qui nest pas dévié ? précisez
Exercice n°3
Le verre dun prisme a un indice n=1,62 pour une radiation lumineuse rouge. Le rayon incident arrive depuis lair en I et fait, après réfraction, un angle i2 =30° avec la normale.
1. a. Quelle est la vitesse de la radiation rouge dans le verre ? b. Combien de temps cette radiation rouge met-elle pour traverser 10 cm de ce verre ?
2. Ecrire la 2ème loi de Snell-Descartes, au point I, liant langle dincidence (noté i1) et langle de réfraction (noté i2).
3. En déduire la valeur de langle dincidence au point I.
4. Sur la figure donnée ci-contre, tracez le rayon incident au point I.
Exercice n°4
Tracer le rayon réfléchi et repérer langle de réflexion en expliquant la méthode utilisée pour le tracer.
Sachant que nverre>nair, peut-on avoir une réflexion totale dans ce cas ? La réponse devra être justifiée.
Dans quel appareil utilise-t-on le phénomène de réflexion totale ? Faire un schéma rapide de cet appareil.
CORRECTION DU DEVOIR N°3
Exo1
1. Le rayon réfracté nest pas du bon coté par rapport à la normale.
2. Ce dessin ne fait pas apparaître de rayon réfracté. Cest le rayon réfléchi qui a été représenté
3. Dans le texte, il est dit que le rayon passe du milieu air eu milieu eau, or ce dessin représente linverse.
4. Langle de réfraction est langle qui se trouve entre le rayon réfracté et la normale , ce nest pas le cas sur ce dessin.
Exo2
1. voir cours
2. i1 angle dincidence et i2 angle de réfraction
3. voir cours
4. Lindice de lair est 1 car la vitesse de propagation de la lumière dans le vide est pratiquement égale à la vitesse de propagation de la lumière dans lair donc
nair = QUOTE = 300 000/300 000 soit nair =1
5. Daprès la deuxième loi de Descartes : nairsini1 = nliquide×sini2
sini1 = nliquide×sini2 soit EQ \s\do2(\f(sini1 ;sini2 ))= nliquide soit nliquide = sin40 / sin 26,7
soit nliquide =1,43
Exo3
1. nmilieu = c / vmilieu donc vmilieu = c / nmilieu
Vitesse dans le verre v = 3,0.108 / 1,62 = 1,9.108 m.s-1
2. v = d / t soit t = d / v avec d = 10 cm = 0,1 m
t = 0,1 / 1,9.108 = 5,2 .10-10s
2. Comme le milieu 1 est lair et le milieu 2 le verre, on peut écrire : 1×sin i1 = nverre×sin i2
3. Alors : sin i1 = nverre×sin i2 = 1,60×sin 30 = 0,80 doù i1 = sin-1 (0,80) = 53°
5. A la sortie du prisme, on a toujours un rayon rouge car une lumière monochromatique ne peut pas être dispersée.
6. Si le rayon était violet au lieu de rouge, le rayon réfracté serait plus dévié, cest à dire quil se rapprocherait davantage de la normale. Ceci est du au fait que lindice du prisme est différent selon la longueur donde de la radiation qui frappe le prisme (nr
