Nommer les rayonsO,Ø et O. Identifier et donner la valeur des angles i et i'. Étudier l’influence du milieu transparent sur la réfraction. Celui de l’air est n = 1. Le rayon (SI] est le rayon , le rayon [IR) est le rayon . - indice de réfraction de l’air : N = 1,000 - indice de réfraction du Plexiglas pour une radiation monochromatique jaune : Nj = 1,485 - indice de réfraction du Plexiglas pour une radiation monochromatique violette : Nv = 1,500 On envoie, en un point I de la surface plane d’un hémi-cylindre de Plexiglas, un mince faisceau parallèle de lumière monochromatique jaune . De telles pertes peuvent être particulièrement importantes, par exemple pour les métaux aux longueurs d'onde courtes — visible le plus souvent — et doivent être incluses dans la description de l'indice de réfraction. Réfraction et réflexion totale formation 2006 6/9 12/ On classe les milieux, du moins réfringent au plus réfringent : l’air, l’eau, le plexiglas. L’angle i est l’angle d’ et l’angle r est l’angle . Rappeler les 2 lois de Descartes sur la réfraction. - Donner l'expression de l'angle limite i lim à partir duquel apparaît ce phénomène ? Nombre d’Abbé (ou constringence) : F C d d n n n 1 − − ν= La constringence donne une mesure de la dispersion d’un milieu. II- Étude expérimentale de la réfraction. 1)- Définition. - La réfraction est le passage de la lumière d'un milieu transparent dans un autre. - Elle provoque le plus souvent un changement de la direction de la propagation de la lumière. 2)- Première loi de DESCARTES - SNELL. Le 16/10/2017 Test n°2 : La réfraction – Corrigé Page : 1/1 • Une source de lumière frappe la surface de séparation entre l’air et le demi-disque en plexiglas au point I 1) Tracer, sur la figure B, la perpendiculaire à la surface de séparation au point I. Cette droite s’appelle la normale. TP 10000 fibres pour un diamètre global de moins de 1mm choisis de ’air au point I2. Lorsque le rayon lumineux pénètre dans le bloc, il ressort dans l’air par la surface cylindrique . 1.2. 1 La vitesse de la lumière dans l'air est la même que celle dans le vide. ─ Rechercher l’angle de rélfexion totale i l. III. Quel est l'indice de réfraction du Plexiglas ? réfraction. réfraction est, pour un même angle d'incidence, plus prononcée. Le réfractomètre La détermination de l'indice des liquides est une méthode d'analyse indirecte très utilisée dans l'industrie. Quel phénomène peut-on ainsi mettre en évidence ? Milieu vide air eau plexiglass® verre diamant Indice de Pour r = 90° , j'applique la deuxième loi de Descartes avec cette fois-ci : n 1 indice de réfraction du milieu 1 le plexiglas (1.5) et n 2 indice de réfraction du milieu 2 l'air (1) Description. En général, l'indice de réfraction est un nombre complexe, dont la partie imaginaire indique la force des pertes par absorption. Répondre aux questions du §1. Exercice 1 : Réfraction sur un dioptre air-plexiglas Un projecteur envoie un rayon de lumière rouge au point P de la surface d'un demi- cylindre en plexiglas selon la situation schématisée ci-dessous. Un rayon lumineux se propageant dans l'air est dirigé avec un angle d'incidence de 30° vers un demi-cylindre de Plexiglas dont il émerge avec un angle de réfraction de 20°. Dans l’air, la vitesse de la lumière est la même que dans le vide. REA VAL 0° 0° 90° 90° diode laser 0° 0° 90° diode laser 2. La vitesse de la lumière dans le Plexiglas est 2.1.2. L’indice de réfraction, noté n, rend compte de cette différence de vitesse. 2.) b) Dans le cas de la réfraction plexiglas - air: i < r (tant que i < 42°). Le plan contenant le rayon incident et la normale à la surface est . En effet, l’indice de réfraction de l’air augmente lorsque la température diminue. Quelques exemples de valeurs d’indices de réfraction. Par exemple, la vitesse de la lumière dans le plexiglas est 1,5 fois plus faible que dans le vide. Qu’observez-vous ? 1. Manipulons la figure... Un dioptre sphérique est la surface (sphérique) de séparation de deux milieux transparents d'indices différents. A partir du point On définit l’indice de réfraction n d’un milieu par la relation n = donc n > 1 puisque c < c0 . sin i 1 = f(sin i 2) et de montrer que sin i 1 = n.sin i 2 et que, d’une manière générale (pour 1 : milieu d’incidence air et 2 : milieu de réfraction plexiglas) : n 1.sin i 1 = n 2.sin i 2 (En 1 ère L, on observe une partie du faisceau réfléchie) n i 1 = f(i 2) cos i 1 = f(cos i 2) sin i 1 = f(sin i 2) III. Page 13 sur 19 2. À chaque interface, il faut calculer l'intensité de la lumière transmise et de la lumière réfléchie pour chaque type de polarisation en utilisant les relations de Fresnel. plexiglas air Exercice 2 : Exemples de valeurs : Milieu Indice de réfraction Air n air = 1,00 Eau n eau = 1,33 Verre/plexiglas n verre = 1,50 Diamant n diamant = 2,42 Rappeler les 2 lois de Descartes de la réfraction. Le réfractomètre La détermination de l'indice des liquides est une méthode d'analyse indirecte très utilisée dans l'industrie. On peut toujours affirmer que i2 > i1 quand on va du plexiglas dans l'air… On dit que l’indice de réfraction du plexiglas vaut n = 1,5. L’indice de réfraction de l’air est n d ≈ 1,000 27. La ligne passant par les 0° doit se située sur la normale au dioptre. Il arrive avec un angle d’incidence i=15° sur l’interface diamant/air. Exercices leçon 22: La réfraction de la lumière. Quel est l’angle de réfraction pour un angle d’incidence de 0° 2.2.2. sin(r), pour cela nous allons donc calculer l’indice de réfraction du Plexiglas® pour ainsi déterminer l’angle limite plexi-air Lorsque le faisceau laser passe de l'air dans le plexiglas, il change de . Comment appelle-t-on les angles i et r ? L’angle d’incidence vaut i = 60°. C'est le phénomène de réflexion totale. À chaque interface eau-air, il y a un rayon réfléchi et un rayon réfracté. Etape 1 Rappeler la seconde loi de Snell-Descartes (ou seconde loi de la réfraction) On rappelle la seconde loi de Snell-Descartes (ou seconde loi de la réfraction). ord Dioptrique la nature agit toujours 90° défini par ˆ, et la vitesse de la lumière un rayon de lumière . Une application du phénomène évoqué question 3 est la réalisation de fibre optique à saut d'indice. Réfraction et réflexion totale formation 2006 6/9 12/ On classe les milieux, du moins réfringent au plus réfringent : l’air, l’eau, le plexiglas. Le dioptre plan Un dioptre est une surface de séparation entre deux milieux d'indices différents. Quelle est la nature des rayons (SI] et [IR) ? 0 0 30 30 30 30 60 60 60 60 90 90 r i E I A B Fig.III.4 Réfraction plexiglas - air: a) Dans le cas de la réfraction air - plexiglas, i > r . ord Dioptrique la nature agit toujours 90° défini par ˆ, et la vitesse de la lumière un rayon de lumière . Dioptre sphérique : étude de la réfraction . L’indice de réfraction du Plexiglas est n 1 = 1,4 ; celui de l’air est n 2 = 1. surface de séparation de deux milieux transparents. Donner leur valeur numérique. On trouve dans la table CRM que l'indice de réfraction du plexiglas vaut nplexiglas = 1,49. • Le Plexiglas® est un milieu plus dense que l’air. download Plainte . Les phénomènes de réflexion et de réfraction de la lumière semble suivent une lois parce que i1 est toujours égal à r. Or i2 n'est pas proportionnel mais il augmente dès que i1 augmente. L’indice de réfraction du Plexiglas est n 1 = 1,4 ; celui de l’air est n 2 = 1. Il dépend de la longueur d’onde, de la température, de la pression, de l’hygrométrie et de la composition chimique. Cette « fracture » apparente est à l'origine du mot « réfraction ». Fanny réalise une étude expérimentale de la réfraction à l’aide d’un demi-cylindre en Plexiglas. n n n k = = 1 2 2) Application : Trace sin i = f(sin r) : tu peux à présent calculer l’indice de réfraction du plexiglas. 1. Objectif. Utilisation de Regressi: * Cliquez sur Fichier \ Nouveau \ clavier (La fenêtre ci-contre apparaît). b°) Définition et lois de la réfraction: i1: angle d'incidence i2: angle de réfraction. L'indice de réfraction de l'eau par rapport à l'air (n eau/air = 1,33) est donc plus petit que celui du plexiglas par rapport à l'air (n plexi/air = 1,5). Elle subit donc une réfraction sur le dioptre air – plexiglas. L’indice de réfraction du plexiglas est n’ = 1,5. Identifier les milieux 1 et2. le plan d'incidence. diamant à l’air. On réalisera un schéma. À partir de l’équation de la droite obtenue et après avoir arrondi les valeurs en ne gardant que deux chiffres significatifs, en déduire la valeur de l’indice de réfraction n. plexiglas du plexiglas. Étude de la réfraction air-plexiglas : On repèrera les rayons lumineux par rapport à l’axe perpendiculaire à la surface de séparation des 2 milieux (la normale). Compléter le schéma, sans respecter la valeur de l’angle, en indiquant si le rayon s’écarte ou s’éloigne de la normale. Portail de l'Académie de Paris, Pour un dioptre air-plexiglas®, l’élève étudie la valeur de l’angle de réfraction en fonction de la valeur de l’angle d’incidence. Un laser se propageant dans l'air éclaire un demi-cylindre de plexiglas. Comparer i 1 et i 2. Il est possible de calculer pour quel angle d'incidence cette valeur sera atteinte. Un milieu est d’autant plus dispersif que sa constringence est faible. Etape 3: On allume la source lumineuse. 1. Des milieux transparents : l’air et le Plexiglas® Le Plexiglas est un milieu plus dense que l’air. - L'angle de réfraction est plus grand que l'angle d'incidence : i 1 < i 2. - Si l'on augmente la valeur de l'angle d'incidence i 1, on remarque que lorsque dépasse i 1 une certaine valeur, on n'observe plus de rayon réfracté (ici, i 1 ≈ 42 °). - Cet angle est appelé : angle de réfraction limite i 1 ≈ 42 °. Toute la lumière est ... étudier la réfraction d’un faisceau lumineux à la . degré près : i1 = 36° (1 point) 9 Repérer sur le schéma l'angle de réfraction noté i2. Chapitre 2 (suite): Lois de Snell-Descartes : réfraction 7 Lois de Snell-Descartes : Réfraction 1. Dans l’air, la vitesse de la lumière est la même que dans le vide. En déduire la valeur du coefficient de réfraction du Plexiglas. Rappeler les lois de Snell-Descartes pour la réfraction. Deux versions : avec papier millimétré et … Mise en place du montage : - alimenter la source lumineuse avec un générateur fournissant une tension continue de 12 V. - à l'aide des vis de réglage, ajuster la position du rayon lumineux sur le disque gradué pour qu'il soit confondu avec l'axe 0° - 0°. Des milieux transparents : l’air et le Plexiglas® Le Plexiglas est un milieu plus dense que l’air. Il existe une loi de la réflexion entre i1 et r en effet i1 = r 3.) Donner sa valeur i1 au. Un médecinutilisant un endoscope. 4. Etape 1: On sélectionne le matériau du second milieu pour que celui-ci soit de l'air et celui du premier pour qu'il soit du verre. Exemples : L'air : n= 1,0 L'eau : n= 1,33 Le plexiglas : n=1,5 Le verre : n=1,6 Exemple : un rayon lumineux passe de l'air dans l'eau selon le schéma : Le rayon qui traverse le premier milieu (noté milieu 1 d'indice n1) est appelé rayon incident. Toute la lumière est réfléchie par la surface de séparation plexiglas / air. On vérifie la loi 2.1. MESURES Mesurer les angles de réfration et de réflexion pour les différents angles d’in iden e donnés et reporter Un rayon lumineux arrive dans l’air sur un hublot de plexiglas d’un sous-marin. 2. Les indices1 de réfraction de l’air et du plexiglas sont différents, ils sont notés n 1 et n 2. Quelle est la nature des rayons (SI] et [IR) ? Le Plexiglas est-il plus réfringent que l’air ? ─ Rechercher l’angle de rélfexion totale i l. III. Rappel: plexiglass n = 1,5 air n = 1,0003 Deux cas suivant le sens du passage de la lumière: - d'un milieu moins réfingent dans un milieu plus réfringent, - d'un milieu plus réfringent dans un milieu moins réfringent (reflexion totale, angle limite). III. Le rayon « incident » (SI) se propage en ligne droite, de la source lumineuse S jusqu’au « point d’incidence » I, dans l’air, milieu transparent, homogène et isotrope. (Si le temps le permet). doc zz. Un rayon lumineux se propageant dans l'air est dirigé avec un angle d'incidence de 30° vers un demi-cylindre de Plexiglas dont il émerge avec un angle de réfraction de 20°. Il explique la réfraction comme l'effet de l'attraction de la matière : lorsque la lumière passe, par exemple, de l'air à un milieu dense, elle serait attirée par le milieu - donc accélérée - et irait alors plus vite dans un milieu plus dense. Justifier la réponse. Exp : un rayon incident dans l’air d’indice n 1 (provenant d’une lampe + une fente) arrive sur un demi disque en plexiglas d’indice n 2. les deux milieux air/plexiglas et en partie réfracté dans le plexiglas. Faire un schéma de la situation en faisant apparaître les rayons incident et réfracté, le point d’incidence I, les angles d’incidence i air et de réfraction i plexiglas. 6) On appelle indice de réfraction d'un milieu par rapport à l'air, le rapport n2 = sin i1 / sin i2 Déterminer l'indice de réfraction du plexiglas par rapport à l'air (vous pourrez vous servir de la courbe Calculer l’indice de réfraction de l’air. SL1 Comment dévier la lumière ? Dans les autres matériaux, c < c0 . réfraction air – plexiglas et la première relation du document 1 ci-dessous. au degré près : i2 = 23° (1 point) 2 Indice de réfraction. Pour différentes valeurs de l’angle d’incidence i 1, mesurer l’angle de réfraction i 2 dans le plexiglas. L'ensemble et-normale Rayon incident dioptre 2 1 I i1 Le dioptre est la surface de séparation entre les deux milieux transparents. Les angles d'incidence i1 et de réfraction i2 sont liés par la relation N1.sin(i1) = N2.sin(i2). Détermination d'un indice de réfraction (plexiglass). Exemple : la paroi d'un aquarium est un dioptre séparant l'eau de l'air. sans être dévié. Dans l’air c(air) = c0 = 3,0.108 m.s–1. Le mot incident vient du latin incidere, tomber sur. (Estimer les incertitudes-types des deux angles mesurés () et ) et les exprimer en radian. On dit que l’indice de réfraction du plexiglas vaut n = 1,5. L’air et le plexiglas sont 2 milieux transparents comme les 2 milieux transparents de la fibre optique. Ave l’aord de l’enseignant, réaliser le protoole pré édent et aluler la val eur de l’indie de réfration du plexiglas. Commentaires . Exemple : la paroi d'un aquarium est un dioptre séparant l'eau de l'air. Il va traverser ce hublot avant d’entrer dans l’eau (voir schéma). On donne quelques indices de réfraction de milieux dans le tableau ci-dessous : milieu air eau pure plexiglas eau salée (350 g/L) eau sucrée (850 g/L) alcool pur indice n 1,0 1,33 1,50 1,40 1,49 1,36 1. Chapitre 2 (suite): Lois de Snell-Descartes : réfraction 7 Lois de Snell-Descartes : Réfraction 1. Etape 2: On déplace le raporteur pour que la base (ligne des 90°) soit sur le dioptre. – la réfraction plexiglas-air, la réfraction limite et la réfl exion totale. Cette loi lie les indices de réfraction (n 1 et n 2 ), l'angle d'incidence (i 1) et l'angle de réfraction (i 2 ). Puis calculer : 2 1 sin i sin i Répondre aux questions du §1. L'animation montre la trajectoire d'un rayon lumineux à la traversée de ce dioptre. Calculer l’indice de réfraction du Plexiglas. Modélisation mathématique 2.2.1. On notera i 1 l'angle d'incidence et i 2 l'angle de réfraction (entre le rayon réfracté et la normale). Réfraction - Dioptre plan La réfraction. « dioptre » - entre l’air et le plexiglas. ex 1 réfraction à travers le plexiglas . Par contre dans l’eau, la lumière se propage 1,33 fois moins vite que dans le vide, ainsi l’indice de réfraction de l’eau vaut n eau = 1,33. Tracer le rayon lumineux avant qu’il ne pénètre dans le Plexiglas en A et placer les angles d’incidence et de réfraction plexi et air en A. Cette partie est pour ces raisons parfois appelée coefficient d'extinction, noté . On s'intéresse à la réfraction sur le dioptre plexiglas-air. En déduire la vitesse de propagation de la lumière dans le plexiglas (donnée : vitesse de propagation de la lumière dans l’air : … Comparer i 1 et i 2. Réfraction plexiglas - air: a) Dans le cas de la réfraction air – plexiglas, i > r . Réfraction plexiglas - air: a) Dans le cas de la réfraction air - plexiglas, i > r . Un rayon laser traversant l'air de la gauche vers la droite est envoyé sur un bloc de plexiglas (hémicylindre). réfraction dans le plexiglass. Proposer d’étudier la réfraction air/eau ou eau/air et de déterminer l’indice de réfraction de l’eau grâce à une série de mesures. Étude de la réfraction de la lumière : Seconde loi de Descartes But du TP: Étudier expérimentalement une des lois de Snell-Descartes sur la réfraction. Un rayon lumineux arrive dans l’air sur un hublot de plexiglas d’un sous-marin. Remarque˜: Le coffret permet bien de retrouver la deuxième loi de la réfraction (n 1.sin î 1 = n 2.sin î 2), mais comme dans les montages habituels, en toute rigueur, on ne prouve pas la première loi. Angle limite de réfraction et réflexion totale, passage du plexiglas dans l'air - YouTube. L’indice de réfraction, noté n, rend compte de cette différence de vitesse. plexiglas i 1 i 2 Rayon lumineux Document 2 : Indice de réfraction (propre à chaque milieu) Un indice de réfraction est caractéristique d’un milieu transparent et homogène. sin(i2) est toujours plus petit que sin(i1). On vérifie la loi 2.1. D’autre part, avec un dispositif expérimental classique « air/demi-disque de plexiglass® » ou « air/demi-disque rempli d’eau », il est possible de valider les valeurs fournies par le programme en les confrontant à celles mesurées expérimentalement. 3.
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