La réfraction
Classe : 2nde 2. Le 17/10/2014. Devoir n°2 (1h00min) - Calculatrice autorisée.
Page : 1/3 ... nair sin(36°) = nplexi sin(23°). nair sin(23°) = nplexi sin(36°).
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NOM : ................................................ Prénom : ................................................ Classe : 2nde 2Le 17/10/2014Devoir n°2 TITLE \* UPPER \* MERGEFORMAT (1h00min) - Calculatrice autorisée TITLE \* UPPER \* MERGEFORMAT Page : PAGE \* MERGEFORMAT 1/3Exercice n°1 :La réfraction (10 points)
Un rayon de lumière rouge (en noir sur le schéma) issu dune source laser et se propageant dans lair, arrive sur la face plane dun demi-cylindre de plexiglas.
Répondre à laide du schéma ci-dessous
Comment se nomme le rayon noté 1 ? ................................................ ................................................
Comment se nomme le rayon noté 2 ? ................................................ ................................................
Comment se nomme le rayon noté 3 ? ................................................ ................................................
Quel est le rayon caractéristique de la réfraction ? ................................................
Quel est le rayon caractéristique de la réflexion ? ................................................
Indiquer sur le schéma, par un trait vert, la ligne (ou surface) de séparation entre lair et le plexiglas.
Indiquer, par un trait bleu, sur le schéma la normale à la ligne (ou surface) de séparation
Repérer sur le schéma langle dincidence noté i1. Donner sa valeur i1 au degré près : i1 = ............
Repérer sur le schéma langle de réfraction noté i2. Donner sa valeur i2 au degré près : i2 = ............
Indice de réfraction
Lindice de réfraction dun milieu transparent dépend de la vitesse dans le milieu selon la relation : nmilieu = eq \s\do1(\f(c;v)) avec v vitesse de la lumière dans le milieu et c vitesse de la lumière dans le vide.
Données : vitesse de la lumière dans le vide ou dans lair : c = 3,00 ( 108 m.s-1
Calculer la valeur de lindice de lair nair. Justifier votre réponse.
Si lindice du milieu est nmilieu =1,33, quelle est la vitesse v de la lumière dans ce milieu ?
3ème loi de Snell-Descartes .
Cocher la relation mathématique correspondant à lexpression de la 3ème loi de Descartes dans ce cas de figure.
FORMCHECKBOX nair ( sin(54°) = nplexi ( sin(67°)
FORMCHECKBOX nair ( sin(36°) = nplexi ( sin(23°)
FORMCHECKBOX nair ( sin(23°) = nplexi ( sin(36°)
FORMCHECKBOX nair ( sin(67°) = nplexi ( sin(54°)
Déterminer lindice de réfraction nplexi du plexiglas. Détailler votre calcul.
On fait maintenant tourner le disque gradué de façon à ce que le rayon arrive sur la face plane du demi-cylindre avec un angle dincidence de 54°.
Utiliser la 3ème loi de Descartes pour calculer langle de réfraction (à 1° près). Détailler votre raisonnement et vos calculs. (Si vous navez pas la valeur de lindice de réfraction nplexi du plexiglas, prendre nplexi = 1,33).
Correction. ( Avec barême).
Exercice n°1 :La réfraction (10 points)
Répondre à laide du schéma ci-dessous
Le rayon noté 1est le rayon incident (0.5 point)
Le rayon noté 2 est le rayon réfracté (0.5 point)
Le rayon noté 3 est le rayon réfléchi (0.5 point)
Le rayon caractéristique de la réfraction est le rayon 2 (0.5 point)
Le rayon caractéristique de la réflexion est le rayon 3 (0.5 point)
Indiquer sur le schéma, par un trait vert ou bleu, la ligne (ou surface) de séparation entre lair et le plexiglas. (0.5 point)
Indiquer, par un trait vert ou bleu, sur le schéma la normale à la ligne (ou surface) de séparation (0.5 point)
Repérer sur le schéma langle dincidence noté i1. Donner sa valeur i1 au degré près : i1 = 36° (1 point)
Repérer sur le schéma langle de réfraction noté i2. Donner sa valeur i2 au degré près : i2 = 23° (1 point)
Indice de réfraction
La vitesse de la lumière dans lair est la même que celle dans le vide donc nair = eq \s\do1(\f(c;c)) = 1,0 (1 point)
nmilieu = eq \s\do1(\f(c;v)) donc v = eq \s\do1(\f(c;nmilieu)) soit v = eq \s\do1(\f(3,00 ( 108;1,33)) = 2,26 ( 108 m.s-1 (1 point)
3ème loi de Snell-Descartes
la 3ème loi de Descartes dans ce cas de figure est FORMCHECKBOX nair ( sin(36°) = nplexi ( sin(23°)(1 point)
nair ( sin(36°) = nplexi ( sin(23°) doù nplexi = eq \s\do1(\f(nair ( sin(36°);sin(23°))) = eq \s\do1(\f(1,0 ( 0,59;0,39)) = 1,5 (0.5 point)
nair ( sin(54°) = nplexi ( sin(i2) soit sin(i2) = eq \s\do1(\f(nair ( sin(54°);nplexi)) ; sin(i2) = eq \s\do1(\f(1,0 ( 0,81;1,5)) = 0,54 soit i2 = 33°(0.5 point) Si nplexi = 1,33 alors sin(i2) = eq \s\do1(\f(1,0 ( 0,81;1,33)) = 0,61 soit i2 = 38°(0.5 point)
1
2
3
plexiglas
air
1
2
3
plexiglas
air
ligne de séparation
normale
angle de réfraction
angle dincidence
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