TP 15: DE PTOLEMEE A DESCARTES
I- LA REFRACTION DE LA LUMIERE 1- i1 i2 90° 06 0° I lanterne ° Cuve contenant un milieu d’indice de réfraction 1,33 Milieu d’indice de réfraction 1,00 Rayon réfracté Rayon incident dioptre normale Point d’incidence Angle d’incidence Angle de réfraction
2- L’indice de réfraction du 1er milieu vaut 1,00 c’est donc de l’air. Celui du 2ème milieu vaut 1,33 c’est donc de l’eau.
GROSSETETE Si l’angle d’incidence vaut 20°, alors l’angle de réfraction doit valoir 10°. Or expérimentalement , on mesure 15° dans l’eau et 13° dans le verre. Donc FAUX.
KEPLER Cas de l’eau: i1(°) 10 20 30 40 50 60 70 80 i2(°) 7,5 15 22 29 35 41 45 48 i1/ i2 ----- 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 On remarque qu’à partir de 50° environ, il n’y a plus proportionnalité. (40° pour le verre Cas du verre: Cas i1(°) 10 20 30 40 50 60 70 80 i2(°) 6,5 13 19,5 25 31 35 39 41 i1/ i2 ---- 1,5 1,6 1,7 1,8 2,0
DESCARTES Cas de l’eau Cas du verre: Sin i1 0,17 0,34 0,50 0,64 0,77 0,17 0,34 0,50 0,64 0,77 0,87 0,94 0,98 Sin i2 0,13 0,26 0,37 0,48 0,57 0,66 0,71 0,74 Sin i1 0,17 0,34 0,50 0,64 0,77 0,87 0,94 0,98 Sin i2 0,13 0,26 0,37 0,48 0,57 0,66 0,71 0,74
On obtient une droite qui passe par l’origine du repère, donc sin i1 et sin i2 sont bien proportionnels. Dans le cas de l’eau, le coefficient directeur de la droite vaut 1,3. D’après Descartes, il vaut n2/n1 = 1,33 / 1,00 = 1,33 Dans le cas du verre, le coefficient directeur vaut 1,5. D’après Descartes, il vaut n2/n1 = 1,5 / 1,00 = 1,5 Donc DESCARTES a raison!!
PTOLEMEE Le rayon incident et le rayon réfracté sont contenus dans le même plan. On le voit avec le dispositif du TP : le rayon réfracté ne se trouve ni au dessus ni en dessous du bureau. Donc VRAI. Si l’angle d’incidence vaut 0°, l’angle de réfraction vaut 0°. Si le rayon incident est perpendiculaire au dioptre, il n’est pas dévié. On le voit avec un faisceau de lumière traversant de l’eau. Donc VRAI. Par exemple, si l’angle d’incidence vaut 20°, alors l’angle de réfraction vaut 15° dans l’eau mais vaut 13° dans le verre. Donc VRAI.