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Niveau seconde
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réfraction de la lumière

Posté par
fatim
03-12-06 à 14:49

bonjour à tous j'aurais besoin d'aide sur une question de cet excercice merci d'avance
On remplit d'eau un aquarium et on éclaire la surface de l'eau avec un faisceau laser rouge.
a) On oriente le faisceau laser perpendiculairement à la surface de l'eau. Quel est la valeur de l'angle d'incidence ?
b) A l'aide de la 2de loi de Descartes pour la réfraction, déterminer la valeur de l'angle de réfraction.
c) On éclaire maintenant la surface d el'eau sous une incidence de 45°. On mesure l'angle de réfraction, on trouve 32°. En déduire l'indice de l'eau pour la longueur d'onde de la lumière de ce laser.
d) Quel est la vitesse de propagation de la lumière dans l'eau?
e) On remplace l'eau de l'aquarium par l'huile, et on éclaire la surface de l'huile sous une incidence de 45°. Pourquoi l'angle de réfraction ne sera-t-il pas égal à 32°?
f) L'indice de réfraction de l'huile étant superieur à celui de 'eau, prévoir si l'angle de réfraction est plus petit ou plus grand que 32°.

j'ai trouvé pour a), l'angle d'incidence égal à 90°. (je n'ai pas justifier)
b) n1 sinî1 = n2 sinî2
sin î2=(n1 sin î1)/n2
sin î2= (1.000 * sin 90)/1.33
d'où î2 = 49°
c)  n1 sinî1 = n2 sinî2
    n2 = (n1 sin î1)/ sin î2
    n2=(1.000*sin45°)/ sin32°
   n2= 1.33
d) n=c/v
   v=n*c
   v=1.33*3.00*10^8m/s
   v=399 000 000
soit v = 3.99*10^8m/s
je ne comprend pas bien les deux dernieres questions
svp aidez-moi et essayer de me corriger les autres merci d'avance
fatim :)

Posté par babettepeggy (invité)re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 14:53

e). ton angle de réfraction dépend de la valeur de n (indice du milieu). Donc i tu change de milieu, ton n (indice de ce milieu) va changer. Donc l'angle de réfaction ne sera pas le même.

Posté par
Coll Moderateur
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 14:54

Bonjour fatim,

Il va falloir corriger un peu...

Première question : le faisceau arrive perpendiculairement à la surface ; que vaut l'angle d'incidence ?

Posté par
fatim
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:04

Bonjour Coll et bonjour babette,
eu... l'angle d'incidence vaut je ne trouve pas ! 45°? j n'arrive pas à faire le shéma! pourriez-vous me poster un schéma !svp merci Coll

Posté par
Coll Moderateur
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:07

Tu n'as pas besoin de schéma. Le rayon est perpendiculaire à la surface ; que vaut l'angle d'incidence ? (je te donne le choix entre 90° et 0°)

Posté par
fatim
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:14

ah il vaut 0° car il est situé sur la normale NN' c'est cela?

Posté par babettepeggy (invité)re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:15

exactement.

Posté par
Coll Moderateur
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:18

Eh oui, comme babettepeggy te l'a confirmé...

Donc, question b ?

Posté par
fatim
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:19

Donc pour le calcul :
î2= 0° aussi n'est-ce pas?

Posté par
Coll Moderateur
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:21

Bravo !

La réponse à la question c est bonne.

Ceci en revanche est une horreur... :

Citation :
d) n=c/v
v=n*c


Recommence la question d

Posté par
fatim
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:26

oh lala l'erraur
n=c/v
d'où v = c/n
donc v= 3.00*10^8m/s / 1.33
     v=225 563 909.8 soit 2.25*10^8m/s (en tenat compte des chiffres significatifs)

Posté par
Coll Moderateur
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:31



Ça va mieux !
Souviens-toi que la vitesse de la lumière est maximale dans le vide (environ 3.108 m.s-1) et que dans tous les autres milieux où elle se propage cette "célérité" est plus faible. En trouvant un résultat supérieur à 3.108 m.s-1 tu devais tout de suite te dire : "erreur...". Voilà, c'est corrigé

Les questions e et f sont très liées. A la question e tu peux répondre simplement que l'indice de l'huile n'est pas le même que celui de l'eau, donc l'angle de réfraction ne sera pas le même.

Réponse à la question f ?

Posté par
fatim
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:37

l'angle de réfraction sera plus grand logiquement car l'indice de réfraction de l'huile est supérieur à celui de l'eau. mais je en suis pas très convaincue !!

Posté par
Coll Moderateur
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:45

Le produit de l'indice et du sinus de l'angle de réfraction est constant (il est égal à n1.sin i1)
Comme l'indice est plus grand il faut que le sinus soit plus petit et donc que l'angle soit aussi plus petit.

Tu peux faire un calcul simple :
pour l'eau tu sais que :
i = 45° et r = 32° avec n = 1,33

Fais le calcul avec une valeur un peu plus grande pour l'indice, par exemple 1,5 (même si ce n'est pas la bonne valeur pour l'huile, peu importe)
i = 45° n = 1,5 que vaut r ?

Posté par
fatim
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:48

je sais que si n1 > n2 alors i1 > i2 mais si on prend ici l'indice de refraction de l'eau (1.33) n1 et celui de l'huile n2, et comme on sait que celui de l'huile est superieur a celui de l'eau, donc  l'angle de réfraction de l'huile sera plus grand n'est-ce pas Coll??

Posté par
fatim
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:53

i = 45° n = 1,5 que vaut r= 30°
car  sin î2=(n1*sinî1)/n2
sin î2=(1.000*sin45)/1.5
sin î2=0.5
d'où î2 = 30°

Posté par
Coll Moderateur
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:53



3$ \sin(i_2)\,=\,\frac{n_1.\sin(i_1)}{n_2}

Puisque n1 et i1 sont constants, quand n2 est plus grand alors i2 est plus petit

Posté par
Coll Moderateur
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 15:55

sin i2 0,47 et i2 28° qui est bien plus petit que 32°

Posté par
fatim
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 16:00

"Puisque n1 et i1 sont constants, quand n2 est plus grand alors i2 est plus petit". Maintenant j'ai compris merci
mais je n'ai jamais compris le terme constant pourriez-vous me l'expliquer! merci d'avance

Posté par
Coll Moderateur
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 17:30

Ce qui est constant est ce qui ne change pas, ce qui ne varie pas.

Maintenir les valeurs de n1 (c'est toujours de l'air) et de i1 constantes, c'est s'arranger pour qu'elles ne bougent pas ; on change l'eau en huile mais on conserve le même angle d'incidence, toujours 45° ; on peut dire que cet angle est constant.

A une prochaine fois fatim !

Posté par
fatim
re : réfraction de la lumière 03-12-06 à 20:04

ah d'accord merci bien à vous Coll
à bientôt
fatim



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