exercices :

exercices :
source :lois de Descartes- optique
ex1 : réflexion réfraction:
[pic] Dessiner le rayon réfléchi et le rayon réfracté et calculer les angles de
réflexion et de réfraction
[pic]
corrigé
angle d'incidence = angle de réflexion =30°
nair sin 30 = n eau * sin i2
sin i2 = 1*0,5 / 1,33
i2 = 19,5°
[pic] Ex 2 : angle limite L'indice d'un verre est est 1,5 .
Quel est la valeur de l'angle limite pour la réfraction verre-air ?
[pic]
corrigé
[pic] Lors du passage de l'air dans le verre, le rayon réfracté existe toujours.
Par contre lors du passage du verre dans l'air il existe un angle limite
d'incidence au dela duquel le rayon réfracté n'existe pas: il y a réflexion
totale.
sin( angle limite) = 1/1,5=0,666
41,8°. Ex3 :figures à compléter
Tracer la marche du rayon lumineux jusqu'à la sortie du prisme d'indice
n=1,50, plongé dans l'air dans les deux cas de figure.
[pic] D'une part, un faisceau perpendiculaire à la surface séparant deux milieux
transparents, n'est pas dévié.
D'autre part, le faisceau réfracté existe si l'angle d'incidence est
inférieure à imax tel que sin imax = 1/n2 ; sin imax = 1/1,50 =0,667 soit
imax =42°.
Or l'angle d'incidence vaut 45°, valeur supérieure à imax : il y a
réflexion totale.
[pic]
EX 4 :lame à faces parallèles
Un rayon monochromatique arrive sur une vitre faite de verre d'indice n=1,5
et d'une épaisseur e =5 mm. L'angle d'incidence est i =30°.
1. Calculer l'angle de réfraction du rayon dans le verre puis tracer ce
rayon.
2. Calculer l'angle d'incidence de ce rayon sur le dioptre verre/air.
3. Avec quel angle de réfraction le rayon émerge t il de la vitre ?
Tracer ce rayon émergent.
4. Comparer la direction du rayon qui arrive sur la vitre et celle de
celui qui en sort. Cela dépend il de la valeur de l'indice n ?
5. Le rayon lumineux incident est de couleur blanche. Comment seront les
rayons des différentes couleurs à la sortie de la vitre ? Comparer
l'effet d'un prisme et l'effet d'une vitre sur la lumière blanche.
[pic]
corrigé
[pic]
1 sin 30 = 1,5 sin r
sin r = 0,333 d'où r = 19,47°
puis dioptre verre air :
angle d'incidence 19,47 ° (angle alterne interne)
1,5 sin 19,47 = 1 sin i'
i' = 30°
le rayon incident et le rayon émergeant ont des directions parallèles quel
que soit l'indice n
donc pas de dispersion de la lumière blanche par la vitre.
par contre dans un prisme il y a dispersion de la lumière blanche, car la
longueur d'onde de la lumière dépend de l'indice n. Le prisme est un milieu
dispersif.
Ex5 :prisme :
la section du prisme est un triangle équilatéral [pic]
L'indice de réfraction du prisme est 1,5. Dessiner les rayons obtenus par
réfraction sur les 2 faces AB et AC et calculer l'angle du rayon émergent
avec la normale à la face AC. corrigé
[pic] sin(30)=1,5 sin(i2) d'où i2= 19,5° et ?=49,5°
[pic] 1,5 sin(90-49,5)= sin(i3) d'où i3= 77°