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La réfraction de la lumière. Étude de la déviation des rayons lumineux.

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1 La réfraction de la lumière. Étude de la déviation des rayons lumineux.

2 2 Tracer un trait au premier tiers environ d’une feuille blanche et placez un cube de verre sur la ligne. Tracer d’un pointillé léger le pourtour du cube. Attention : le cube ne devra plus bouger.

3 3 Repérer par un petit point, la position du repère situé à l’arrière du cube : point A A

4 4 Placer un viseur (V1) sur la feuille devant le verre, viser le point A, puis, avec un deuxième viseur (V2), viser le point A et le premier viseur, de telle sorte que A, V1 et V2 soient alignés à travers les viseurs. Marquer sur la feuille la position de chaque viseur (V 1 et V 2 ). A V1V1 V2V2

5 5 Enlever le cube et les viseurs. Tracer la ligne joignant V 1 et V2 jusqu’à la ligne bordant le verre. Soit I le point d’intersection des deux lignes. A V1V1 V2V2 I

6 6 Tracer la ligne joignant I et A en trait plein dans la partie verre, en pointillé avant A. A V1V1 V2V2 I

7 7 La ligne AI représente le trajet suivi par la lumière dans le verre, c’est le rayon incident. Fléchez ce rayon. La ligne IV 1 V 2 représente le trajet suivi par la lumière dans l’air, c’est le rayon réfracté. Fléchez ce rayon. A V1V1 V2V2 I verre air rayon réfracté rayon incident

8 8 On remarque que le rayon lumineux AI, en traversant la surface séparant le verre de l’air, a été dévié : c’est le phénomène de réfraction. La surface de séparation entre deux milieux différents (ici le verre et l’air) s’appelle un dioptre. A V1V1 V2V2 I verre air rayon réfracté rayon incident dioptre

9 9 Tracer en pointillé la perpendiculaire au dioptre passant par I. Cette ligne s’appelle la normale au dioptre. Faire apparaître les deux angles î et r tels qu’ils sont définis ci-dessous. On définit deux angles : L’angle î, appelé angle d’incidence, entre le rayon incident et la perpendiculaire au dioptre. L’angle r, appelé angle de réfraction, entre le rayon réfracté et la perpendiculaire au dioptre. A I rayon réfracté rayon incident î r dioptre Normale au dioptre

10 10 Tracer un cercle de rayon quelconque de centre I. A I Soit H l’intersection du cercle avec le rayon incident. A partir de H, abaisser la perpendiculaire à la normale au dioptre. Soit H’ ce nouveau point d’intersection. î r HH’

11 11 A I Soit K le point d l’intersection du cercle avec le rayon réfracté. Soit K’ le point d’intersection avec la normale au dioptre, KK’ étant perpendiculaire à la normale au dioptre. î r HH’ K K’

12 12 Courage, on arrive au bout…

13 13 Pour établir la loi reliant î et r, nous allons d’abord exprimer les sinus de ces angles. A I Sin î = HH’ / HI (côté opposé / hypoténuse) Sin r = KK’ / KI Or HI = KI Pour comparer les sinus, il suffit donc de comparer HH’ et KK’. î r HH’ K K’

14 14 Il ne vous reste plus qu’à mesurer HH’ et KK’, calculer KK’/HH’, comparer votre résultat avec ceux des autres binômes, et conclure.


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