Les lois de la réfraction
I.Etude
de la réfraction.
1.Mise en évidence :
expérience : plaçons une pièce de monnaie au fond d’un cristallisoir opaque de façon à ce qu’on ne la voit pas. Remplissons le cristallisoir d’eau.
a) Que se passe-t-il ?
b) Que peut-on en conclure ?
c) Comment appelle-t-on ce phénomène ?
2.Les lois de Descartes :
René Descartes : philosophe et savant
français (1596-1650)
a)1ère loi de
Descartes :
expérience : prenons un bac rempli d’eau, plongeons-y des fils lestés alignés (de façon à ce qu’ils décrivent un plan) puis plaçons le laser de manière inclinée de façon à ce que son faisceau touche tous les fils (y compris sous l’eau).
a) Complétez le schéma ci-dessous.
b) Qu’observe-t-on ?
c) Que peut-on dire sur le rayon réfracté par rapport au plan d’incidence ? C’est la 1ère loi.
d) Ajouter sur le schéma les angles d’incidence (noté i1) et de réfraction (noté i2).
Normale
AIR Surface de séparation Fils lestés EAU
b)2e loi de Descartes :
Dispositif
expérimental :
Demi-cylindre en plexiglas. SOURCE
Principe
de la manipulation :
On va faire varier l’angle d’incidence i1 et voir comment varie l’angle de réfraction i2. Les graduations présentent sur le disque vont nous permettre de lire ces angles.
Etablir ainsi un tableau comme ci-dessous :
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i1 |
10° |
20° |
30° |
40° |
50° |
60° |
70° |
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i2 |
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sin i1 |
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sin i2 |
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Questions:
a) Tracer la courbe sin i1 = f ( sin i2 ). Qu’obtient-on ?
b) Calculer le coefficient directeur a de la courbe. (Rappel : a = Δy/Δx)
c) Comment alors exprimer sin i1 en fonction de sin i2 ?
d) La 2e loi de Descartes s’écrit : n1 .sin i1 = n2.sin i2 avec n1 et n2 respectivement indices de réfraction de l’air et du plexiglas. Exprimer a en fonction de n1 et n2.
e) Sachant que l’indice de l’air vaut n1 = 1, calculer l’indice du plexiglas n2.
Exercices d’applications : 13, 19 et 26 p.230