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La réfraction. – Avez-vous déjà remarqué qu'une petite cuillère plongée dans un verre d'eau paraît cassée...

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Présentation au sujet: "La réfraction. – Avez-vous déjà remarqué qu'une petite cuillère plongée dans un verre d'eau paraît cassée..."— Transcription de la présentation:

1 La réfraction

2 – Avez-vous déjà remarqué qu'une petite cuillère plongée dans un verre d'eau paraît cassée...

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4 Lorsque la lumière passe d'un milieu dans un autre, elle est déviée. Ce phénomène se nomme : réfraction de la lumière.

5 Remarque : Chaque milieu transparent est caractérisé par une valeur que l'on appelle l'indice (noté n) qui n'a pas d'unité. Exemples : –L'air : n= 1,0 –L'eau : n= 1,33 –Le plexiglas : n=1,5 –Le verre : n=1,6

6 Exemple : un rayon lumineux passe de l'air dans l'eau selon le schéma : Air : n 1 =1,0 Eau : n 2 =1,33

7 Le rayon qui traverse le premier milieu (noté milieu 1 d'indice n1) est appelé rayon incident. Pour connaître l'angle sous lequel le rayon lumineux arrive sur la surface de séparation entre les deux milieux, il faut tracer un trait que l'on nomme la normale. Pour tracer la normale (en pointillé), il faut tracer la perpendiculaire à la surface de séparation entre les deux milieux au point où arrive le rayon incident.

8 Schéma : Air : n=1,0 Eau : n=1,33 La normale Rayon incident

9 Langle dincidence (noté généralement i ou i 1 ) est langle entre le rayon incident et la normale.

10 Schéma : Air : n=1,0 Eau : n=1,33 i1

11 Le rayon lumineux passe dans le milieu 2 (cest-à-dire leau). On a un rayon appelé rayon réfracté. Langle de réfraction (noté généralement r ou i 2 ) est langle entre la normale et le rayon réfracté.

12 Schéma : Air : n=1,0 Eau : n=1,33 rayon réfracté Rayon incident Angle de réfraction

13 Définition : Le plan contenant le rayon incident et la normale à la surface est appelé : le plan dincidence. Le plan dincidence est lécran (ou la feuille où vous tracez les schémas).

14 Lois de Descartes : 1ère loi de Descartes : Le rayon réfracté est dans le plan dincidence. 2ème loi de Descartes : Langle dincidence i 1 et langle de réfraction i 2 sont liés par la relation : n 1 × sin i 1 = n 2 × sin i 2 avec : n 1 : indice de réfraction du milieu 1 n 2 : indice de réfraction du milieu 2

15 Remarque : Lorsquun rayon lumineux arrive perpendiculairement à la surface de séparation entre les deux milieux, il nest pas dévié.

16 Milieu 2 Milieu 1

17 Remarque : Lorsque lon passe dun milieu 1 (dindice n 1 ) à un milieu 2 (dindice n 2 ), on a : i 1 > i 2 si n 1 < n 2 i 1 n 2. Lorsque n 1 > n 2, si langle i 1 est trop important, le rayon lumineux nest plus réfracté, il est réfléchi et ne peut pas passer dans le milieu 2.

18 Exercice 1 : Un rayon lumineux passe du verre dans lair. Langle de réfraction est r = 80,0°. Calculer langle dincidence i en prenant n (air) = 1,0 et n (verre) = 1,6. Faire un schéma de la situation.

19 Réponse : On applique la loi de Descartes : n 1 × sin i = n 2 × sin r 1,6 × sin i = 1,0 × sin 80,0 sin i = 0,62 donc : i = 38°.

20 Exercice 2 : Calculer lindice du plexiglas : 51° air plexiglas 51° 25°

21 Correction : Langle dincidence (entre le rayon incident et la normale) est : = 39° Daprès la loi de Descartes : n 1 × sin i 1 = n 2 × sin i 2 Donc : 1 × sin 39 = n 2 × sin 25 On obtient : n 2 = 1,49.

22 Exercice 3 : soit lexpérience : i r

23 Le demi cylindre est en plexiglas (on prendra n(plexiglas) = 1,5. 1) Pourquoi le faisceau de lumière arrivant sur la face arrondi du cylindre nest pas dévié lorsquil traverse la séparation entre lair et le plexiglas ? 2) Le rayon arrive sur la surface de séparation plane. Calculer langle de réfraction r pour un angle dincidence i = 30°. 3) Même question que 2) pour i = 60°.

24 Réponse : Question 1 : lorsque la surface de séparation nest pas plane. Il faut tracer la tangente au point où arrive le rayon. Cette tangente correspond à la surface de séparation en ce point. En traçant la normale, on constate quelle est confondue avec le rayon incident donc le rayon arrive perpendiculairement à la surface de séparation donc le rayon nest pas dévié.

25 i r tangente

26 Question 2 : On trouve daprès Descartes : 1,5 × sin 30 = 1,0 × sin r donc : r = 48,6°. Question 3 : On trouve daprès Descartes : 1,5 × sin 60 = 1,0 × sin r donc : sin r = 1,3 > 1. Ce nest pas possible donc il ny a pas de rayon réfracté. Le rayon est réfléchi.

27 Quelques liens pour sentraîner sur la réfraction : poitiers.fr/voir.asp?p=sc_phys/tournier/seco ndes/physique/Optiq/optiq.htmhttp://ww3.ac- poitiers.fr/voir.asp?p=sc_phys/tournier/seco ndes/physique/Optiq/optiq.htm

28 FIN


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