Classe de 2nde Exercice n°1 Un rayon lumineux qui se propage ...

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)
. L'indice de réfraction de l'eau est égal à 1,33

Cas n°1 : Cas n°2 : Cas n°3 : Cas
n°4 :








Exercice n°2

Afin de mesurer l'indice de réfraction d'un 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 d'incidence 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 l'indice de réfraction de l'air ? Pourquoi ?
4. Calculer la valeur n de l'indice de réfraction de ce liquide.
5. Avec ce matériel est-il possible d'obtenir un rayon qui n'est pas
dévié ? précisez







Exercice n°3

Le verre d'un prisme a un indice n=1,62 pour une radiation lumineuse rouge.
Le rayon incident arrive depuis l'air 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 l'angle
d'incidence (noté i1) et l'angle de réfraction (noté i2).
3. En déduire la valeur de l'angle d'incidence au point I.
4. Sur la figure donnée ci-contre, tracez le rayon incident au point I.


Exercice n°4


1. Tracer le rayon réfléchi et repérer l'angle de réflexion en expliquant
la méthode utilisée pour le tracer.
2. Sachant que nverre>nair, peut-on avoir une réflexion totale dans ce
cas ? La réponse devra être justifiée.
3. 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 n'est pas du bon coté par rapport à la normale.
2. Ce dessin ne fait pas apparaître de rayon réfracté. C'est 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 l'inverse.
4. L'angle de réfraction est l'angle qui se trouve entre le rayon réfracté
et la normale , ce n'est pas le cas sur ce dessin.


Exo2
1. voir cours
2. i1 angle d'incidence et i2 angle de réfraction
3. voir cours
4. L'indice de l'air 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 l'air donc
nair = [pic]= 300 000/300 000 soit nair =1
5. D'après la deuxième loi de Descartes : nairsini1 = nliquide×sini2
sini1 = nliquide×sini2 soit = 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 l'air 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 d'où 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, c'est à dire qu'il se rapprocherait davantage de la normale.
Ceci est du au fait que l'indice du prisme est différent selon la longueur
d'onde de la radiation qui frappe le prisme (nr