PRÉSENTATION Classe concernée : première ou terminale bac ...

PRÉSENTATION Classe concernée : première ou terminale bac professionnel Logiciel utilisé : GeoGebra Activité
. Il s'agit ici d'utiliser le principe du capteur de pluie pour
introduire ou revoir les lois de Descartes sur la réfraction de la
lumière.
. La seconde partie est une activité expérimentale dont le but est de
déterminer l'indice de réfraction d'un liquide lave glace
Module SL1 du programme de sciences physiques et chimiques :
[pic] Prolongements possibles
Réfractomètre [pic] Un client arrive dans votre garage et se plaint que son détecteur de pluie
ne fonctionne pas. Pour vérifier si le détecteur de pluie fonctionne, le
client décide de boucher le capteur avec la main ? Cela ne déclenche pas
les essuies glaces. Qu'en pensez-vous ? le DÉTECTeur de pluie
PRINCIPE Il est situé sur la partie supérieure du pare-brise de la voiture et
commande la mise en route des essuie-glaces. Placée à l'intérieur du
véhicule, une diode électroluminescente émet un rayon lumineux qui vient
frapper la face externe du pare-brise sous un angle d'incidence i de 45°.
L'indice du verre noté nverre est de 1,5 et l'indice de l'eau de pluie noté
neau est de 1,3.
En l'absence de gouttes d'eau, il y a réflexion totale sur les surfaces du
pare brise puis une diode réceptrice capte le rayon lumineux.
En présence de goutte d'eau sur le pare brise, le rayon lumineux subit une
réfraction sur la surface de contact verre eau et la diode réceptrice
reçoit donc une quantité de lumière plus faible que celle émise.
[pic]
Sur le schéma précédent : (Indiquer le sens de propagation de la lumière.
(Au niveau du pare-brise, indiquer le (ou les) point(s) où il y a
réflexion de la lumière.
( Au niveau du pare-brise, indiquer le (ou les) point(s) ou il y a
réfraction de la lumière.
Étude de la réflexion au niveau du pare-brise :
1) Compléter le schéma suivant : Mots à insérer : Verre (indice 1,5) - Air (indice 1) - Normale - Surface de
séparation verre air - Rayon incident - Rayon réfléchi - Angle d'incidence -
Angle de réflexion
2) D'après le texte quel est l'angle d'incidence du rayon ?
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EXPERIENCES ILLUSTRANT LE PRINCIPE DU CAPTEUR DE PLUIE 1) Étude de la réflexion au niveau de la surface verre-air
Réaliser l'expérience qui permet d'étudier les phénomènes optiques au
niveau de la surface verre/air :
(au laboratoire, le verre sera remplacé par un morceau de plexiglas,
l'indice de ces deux matériaux étant identique) La réflexion est-elle totale pour n'importe quel angle d'incidence ? (Faire
varier l'angle d'incidence i1 de 0 à 90°) ?
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Quel est la valeur de l'angle limite de réfraction ?
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..................................................... Cette valeur expérimentale trouvée est-elle en accord avec la formule : sin
iL = [pic] ?
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..................................................... Donner les conditions pour qu'il y ait réflexion totale au niveau de la
surface de séparation.
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Conclusion : Indiquer les conditions pour que le faisceau lumineux puisse
se propager dans le pare-brise. Justifier la réponse.
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2) Étude de la réfraction au niveau du pare-brise : Réaliser l'expérience suivante : [pic]
Régler le dispositif pour que l'angle d'incidence soit de 45°
Relever la mesure de l'angle de réfraction
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..................................................... Vérifier la loi de Descartes : n1 sinî1 = n2 sin î2
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...................................... Faire varier l'angle d'incidence entre 0 et 90°. Y a-t-il toujours
réfraction au niveau de la séparation verre/eau ?
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..................................................... Ce phénomène de réfraction n'est possible que si : (cocher la bonne
réponse)
( L'indice du verre est égal à l'indice de l'eau.
( L'indice du verre est inférieur à l'indice de l'eau.
( L'indice du verre est supérieur à l'indice de l'eau.
Bilan [pic] On pourra s'aider du fichier GeoGebra pour répondre aux questions du bilan. On cherche maintenant dans cette partie à savoir si le liquide lave-glace
peut déclencher les essuie-glaces. 1) Parmi les schémas suivants (proposés sur la page suivante), lequel
choisir pour répondre à la question précédente ? ...........................................................................
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2) Réaliser le montage choisi et faire les mesures nécessaires. ...........................................................................
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3) Conclusion : indiquer si le liquide lave-glace déclenche les essuie-
glaces (justifier la réponse)
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