2. Indice de réfraction

|NOM : |Prénom : |Classe : 2nde|
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|Le 17/10/2014 |Devoir n°2 (1h00min) - Calculatrice autorisée |Page : 1/3|
Exercice n°1 :La réfraction (10 points) . Un rayon de lumière rouge (en noir sur le schéma) issu d'une source
laser et se propageant dans l'air, arrive sur la face plane d'un demi-
cylindre de plexiglas. 1 Répondre à l'aide du schéma ci-dessous
1 Comment se nomme le rayon noté 1 ?
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2 Comment se nomme le rayon noté 2 ?
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3 Comment se nomme le rayon noté 3 ?
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................................................
4 Quel est le rayon caractéristique de la réfraction ?
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5 Quel est le rayon caractéristique de la réflexion ?
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6 Indiquer sur le schéma, par un trait vert, la ligne (ou surface) de
séparation entre l'air et le plexiglas.
7 Indiquer, par un trait bleu, sur le schéma la normale à la ligne (ou
surface) de séparation
8 Repérer sur le schéma l'angle d'incidence noté i1. Donner sa valeur i1 au
degré près : i1 = ............
9 Repérer sur le schéma l'angle de réfraction noté i2. Donner sa valeur i2
au degré près : i2 = ............
2 Indice de réfraction L'indice de réfraction d'un milieu transparent dépend de la vitesse dans le
milieu selon la relation : nmilieu = 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 l'air : c = 3,00
( 108 m.s-1 1 Calculer la valeur de l'indice de l'air nair. Justifier votre réponse.
2 Si l'indice du milieu est nmilieu =1,33, quelle est la vitesse v de la
lumière dans ce milieu ?
3 3ème loi de Snell-Descartes .
Cocher la relation mathématique correspondant à l'expression de la 3ème
loi de Descartes dans ce cas de figure. nair ( sin(54°) = nplexi ( sin(67°)
nair ( sin(36°) = nplexi ( sin(23°)
nair ( sin(23°) = nplexi ( sin(36°)
nair ( sin(67°) = nplexi ( sin(54°) 2 Déterminer l'indice 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
d'incidence de 54°. 3 Utiliser la 3ème loi de Descartes pour calculer l'angle de réfraction (à
1° près). Détailler votre raisonnement et vos calculs. (Si vous
n'avez pas la valeur de l'indice de réfraction nplexi du plexiglas,
prendre nplexi = 1,33).
Correction. ( Avec barême). Exercice n°1 :La réfraction (10 points)
1 Répondre à l'aide du schéma ci-dessous
1 Le rayon noté 1est le rayon incident (0.5 point)
2 Le rayon noté 2 est le rayon réfracté (0.5 point)
3 Le rayon noté 3 est le rayon réfléchi (0.5 point)
4 Le rayon caractéristique de la réfraction est le rayon 2 (0.5 point)
5 Le rayon caractéristique de la réflexion est le rayon 3 (0.5 point)
6 Indiquer sur le schéma, par un trait vert ou bleu, la ligne (ou surface)
de séparation entre l'air et le plexiglas. (0.5 point)
7 Indiquer, par un trait vert ou bleu, sur le schéma la normale à la ligne
(ou surface) de séparation (0.5 point)
8 Repérer sur le schéma l'angle d'incidence noté i1. Donner sa valeur i1 au
degré près : i1 = 36° (1 point)
9 Repérer sur le schéma l'angle de réfraction noté i2. Donner sa valeur i2
au degré près : i2 = 23° (1 point)
2 Indice de réfraction
1 La vitesse de la lumière dans l'air est la même que celle dans le vide
donc nair = = 1,0 (1 point)
2 nmilieu = donc v = soit v = = 2,26 ( 108 m.s-1 (1 point)
3 3ème loi de Snell-Descartes
1 la 3ème loi de Descartes dans ce cas de figure est nair ( sin(36°) =
nplexi ( sin(23°)(1 point)
2 nair ( sin(36°) = nplexi ( sin(23°) d'où nplexi = = = 1,5 (0.5 point)
3 nair ( sin(54°) = nplexi ( sin(i2) soit sin(i2) = ; sin(i2) = = 0,54
soit i2 = 33°(0.5 point)
Si nplexi = 1,33 alors sin(i2) = = 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 d'incidence
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