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Niveau maths sup
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thermomomètre: optique

Posté par
Marie-C
22-09-07 à 18:39

bonjour

J'aimerais bien un petit coup de pouce pour cet exercice:

Un thermomètre est constitué d'un tube en verre d'indice n=1.8, de rayon extérieur R=0.2cm et son rayon intérieur r rempli de mercure .
Un observateur regarde à grande distance ce thermomètre. Dans ce cas, on admet que les rayons pénétrant dans l'oeil forment un faisceau parallèle, perpendiculaire à l'axe du thermomètre.
1) déterminer le diamètre apparent du tube de mercure.( r=0.05cm)

merci

Posté par
Marie-C
re : thermomomètre: optique 22-09-07 à 21:00


S'il vous plaît, je suis désespérée

Posté par
Coll Moderateur
re : thermomomètre: optique 23-09-07 à 08:22

Bonjour Marie-C

Il ne faut pas être désespérée. Tu n'auras même pas besoin d'utiliser ta calculatrice...

Première étape incontournable en optique géométrique : une figure (vue selon l'axe du thermomètre)

thermomomètre: optique

O est sur l'axe du thermomètre
Le rayon rouge est le rayon limite du faisceau (dont OH est le rayon central) : après réfraction il est donc tangent en T
L'angle d'incidence en I (en vert) se retrouve au centre O
L'angle de réfraction en I (en rouge)

Si R est le rayon extérieur du thermomètre, R = OI
r le rayon intérieur, r = OT

La dimension cherchée est d telle que IH = d/2
d/2 = R.sin()
sin() = n.sin() en notant n = 1,8 l'indice du verre
r = R.sin()

et donc...
d/2 = n.r = 1,8 * 0,5 = 0,9 mm
d = 1,8 mm

Posté par
Coll Moderateur
re : thermomomètre: optique 23-09-07 à 10:46

La figure que j'ai postée est plutôt "géométrique" , pour en faire une figure de physique il est nécessaire de donner quelques coups de gomme :

thermomomètre: optique

Voilà.

Posté par
Marie-C
re : thermomomètre: optique 23-09-07 à 12:10

merci Coll!!
tes explications sont très claires.
Le problème, étant que j'arrive à comprendre la correction des exercices que l'on fait en classe mais que je n'arrive pas à résoudre ces exos.
Par exemple, la 2ème question de cet exercice, c'est :montrer que si nxr> R, l'observateur a l'impression que le mercure occupe tout le volume du tube de rayon R.

donc, là nr= 0.9mm .
Mais si nr> R, cela veut dire que r>R/n donc r>0.11cm
Mais, je ne sais pas pourquoi l'observateur a l'impression que le mecure occupe tout le volume: à cause de la diffraction?

Posté par
Coll Moderateur
re : thermomomètre: optique 23-09-07 à 12:36

Considère le phénomène physique et pas les équations ou les formules. Plutôt : il faut apprendre (et ça ne se fait pas en un jour ; malheureusement ce que je vois de l'enseignement au lycée qui se fait par "formules" - sans doute parce qu'une formule ça rentre dans une calculette pour le jour du bac - me rend plutôt pessimiste) à passer sans cesse des phénomènes aux équations et des équations aux phénomènes.
____________________

La première question te fait calculer la largeur du faisceau
La moitié de cette largeur est IH
IH = n.r

si n.r > R cela signifie que IH vaut R (IH ne peut être supérieur à R ; à un point I tel que H soit confondu avec O le centre des cercles, le point de l'axe du thermomètre, il pourra encore correspondre un rayon tangent au petit cercle et auquel correspondra un rayon émergent dans l'air parallèle à la direction OH de l'actuelle figure). Donc un observateur a l'impression que le mercure occupe tout le volume.

Posté par
Marie-C
re : thermomomètre: optique 23-09-07 à 12:54

Merci beaucoup

Posté par
Marie-C
re : thermomomètre: optique 23-09-07 à 12:57

euh, je pourrais te demander de m'aider pour un autre exercice de physique? c'est pas que j'y arrive pas mais en fait j'y arrive pas.
Et j'en ai marre, je fais de la physique depuis hier mais je n'y arrive toujours pas



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