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Optique géométrique
Bonjour,
J'écrit sur ce forum car j'ai quelque problème de compréhension sur un sujet en optique géométrique.
Cela concerne un exercice assez connu, celui du poisson et du pecheur.
Un pecheur dont les yeux sont a 1.2m au dessus de l'eau regarde verticalement un poisson qui se trouve 0.6m en dessous de lui.
Des réponses ont déjà été donné sur ce même forum mais il y a une chose qui m'échappe pour pouvoir comprendre pleinement le problème:
Le pecheur est dans l'air et le poisson dans l'eau neau=1.33.
Etant donné que la lumiere sera ralentie dans l'eau la distance sera perçu comme plus longue.
Dans ce cas la pour ce que je comprend c'est que la réponse pour moi devrait être donc 1.2m (air) + 1.33*0.6(eau). Tandis que les réponses trouvées sont 1.2m(air)+ 0.6m(eau)/1.33.
Pourriez-vous don cm'expliquer donc ce qui manque dans mon raisonnement (je ne débat sur les réponses trouvées, je sais que je suis dans l'erreur)
Merci d'avance.
Bonsoir
Etant donné que la lumiere sera ralentie dans l'eau la distance sera perçu comme plus longue.
Non ! La surface de séparation eau-air (un dioptre en optique) dévie la lumière lorsque la lumière incidente n'est pas perpendiculaire au dioptre. C'est ce phénomène de réfraction qui fait que le dioptre donne du poisson une image virtuelle plus proche du pêcheur.
On peut cependant trouver une corrélation entre ce phénomène de réfraction et la vitesse de la lumière : selon le principe de Fermat, le trajet de la lumière d'un point à un autre est le trajet de plus courte durée. Soit un point A dans l'air et un point B dans l'eau. Pour aller de A à B, la lumière ne suit pas la ligne droite. Puisqu'elle se propage plus vite dans l'air que dans l'eau, elle allonge le trajet dans l'air et raccourcit le trajet dans l'eau.
Pour mieux comprendre : imagine-toi au bord d'un lac en regardant l'eau ; tu vois sur ta droite un enfant en train de se noyer ; pour le secourir le plus rapidement possible, tu ne vas pas aller en ligne droite. Puisque tu cours plus vite que tu ne nages, tu vas, par rapport à la ligne droite, allonger ton trajet sur terre et raccourcir ton trajet dans l'eau.
Bonjour et merci pour votre réponse.
Par contre je me suis mal exprimé. J'ai bien compris le phénomène lorsque l'angle incident est non nul en revanche ici le problème concerne un pécheur qui regarde verticalement donc avec un angle d'incidence nul.
Il y aura donc bien un rayon réfracté mais celui-ci sera donc colinéaire au rayon incident. Dans cette situation là puisqu'il n'y pas de "déviation" la relation Snell-Descartes n'est donc pas suffisante. En revanche il est clair que lorsqu'il regarde il y a bien un effet "loupe".
Cependant j'ai un peu de mal a concevoir la chose puisque la lumière se propage moins vite dans l'eau, le temps du "chemin optique" devrais donc nous donner l'impression d'un poisson plus éloigné ?
Je vous remercie de prendre le temps de me répondre et espère avoir été un peu plus clair concernant le problème.
Le poisson n'est pas un objet rigoureusement ponctuel. Pour faire le raisonnement, on l'assimile à un petit objet AB, le point A étant sur la verticale passant par l'œil du pêcheur. Tu as raison : ce rayon ne subit pas de déviation. Cela veut dire que l'image A' du point A est quelque part sur cette même verticale. Où ? Ce n'est pas un raisonnement sur la vitesse de la lumière qui permet de le savoir ! Pour cela, il faut s'intéresser au rayons issus du point B. On montre que les rayons issus du point B divergent à la sortie du dioptre mais, pour l'œil du pêcheur, semblent provenir d'un même pont B'. Le dioptre donne donc du point objet réel B une image virtuelle B'. On obtient alors la position de A' en considérant que le dioptre plan est un système optique aplanétique : il donne d'un objet plan AB une image A'B' également plane et parallèle à AB.
Bref : tout cela ne s'improvise pas et ne se démontre pas "à l'intuition". Il faut faire un raisonnement rigoureux, ce qui n'est possible qu'après plusieurs heures de cours sur les notions de stigmatisme, d'aplanétisme, de caractère réel ou virtuel des objets et des images...
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