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TP Optique - Lois de Snell-Descartes

Posté par
Niakata
24-10-22 à 17:43

Bonjour, j'aurais besoin d'aide avec un TP en Optique en L1 s'il vous plait, concernant les questions préparatoires et les questions posées par la suite, je me permet de poster uniquement les premières phrases du TP pour le référencement et d'envoyer le TP au format pdf :

Les lois de Snell-Descartes concernent le comportement d'un rayon lumineux arrivant
sur une surface réfléchissante ou traversant un dioptre (de forme quelconque) séparant deux
milieux transparents différents. Dans le premier cas, il y a formation d'un rayon réfléchi.

Voici ce que j'ai fait pour les 3 questions préparatoires :

1)a)Le rayon réfracté se rapproche de la normale en pénétrant dans le milieu plus réfringent et l'angle de réfraction est plus petit que l'angle d'incidence.
1)b)i2lim lorsque i1=90°
angle de réfraction limite : sin i2lim=n1/n2

2)a)Le rayon réfracté s'éloigne de la normale en pénétrant dans le milieu moins réfringent et l'angle de réfraction est plus grand que l'angle d'incidence.
2)b)i2 maximale lorsque i2=90°
angle de réfraction limite :sin i2=n2/n1

3)a) Il faut que n1>n2, on a sin ilim=n2/n1
3b)Il y a une réflexion totale ?

Je ne suis pas sur du tout de mes réponses ni si elles sont complètes.
Merci d'avance

pdf
PDF - 420 Ko

Posté par
vanoise
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 17:55

Bonjour
Ne pas oublier la première loi de Descartes mais ton document en parle. Si  n2<n1 si i1>ilim, il y a bien réflexion totale. Le reste me parait correct.
Si tu as des questions précises supplémentaires à poser, le forum reste à ta disposition.

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 18:11

D'accord merci ! J'ai des questions concernant la partie pratique.

Je ne sais pas quoi répondre à cette première question dans la partie expérimentale du TP : Comment peut-on réduire au maximum cette incertitude ?

Posté par
vanoise
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 18:41

Cette question et les suivantes concernent la partie III : l'étude expérimentale. Il te sera donc plus facile d'y répondre une fois les manipulations effectuées. Il te faudra régler avec grand soin le parallélisme du faisceau . Je ne connais pas le matériel que tu vas utiliser. Certains dispositifs utilisent encore comme source lumineuse une ampoule à filament incandescent. Tu verras que tu obtiens un faisceau plus fin et bien parallèle en orientant le filament de l'ampoule parallèlement à la fente de sortie.

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 18:49

Je viens de voir que l'on nous as fourni ce lien afin de préparer le TP : mais je n'arrive toujours pas à répondre à cette question :

Posté par
vanoise
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 19:01

On distingue bien sur la photo la tirette de réglage de la position de l'ampoule mais oublie ma remarque précédente sur le parallélisme fente - filament.

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 19:10

Donc, la réponse est simplement "régler le parallélisme du faisceau" ?

Posté par
vanoise
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 19:13

Tu peux ajouter la nécessité de toujours mesurer l'angle de la même façon par rapport au faisceau : repérer l'angle correspondant au milieu du faisceau me semble le plus simple.

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 19:26

D'accord merci, pour les questions de la partie III.1 je ne suis pas sur de comprendre, on parle dans le TP d'un miroir qu'il n'y a pas dans la liste du matériel. Pour le schéma, étant donné qu'il s'agit d'un miroir, il n'y a pas de rayon réfracté ? La réflexion est totale ? Je ne suis pas sur de savoir comment représenter le rayon

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 19:40

Je crois qu'étant donné que le rayon réfléchi est symétrique au rayon incident par rapport au plan du miroir, on obtient ceci ? :

TP Optique - Lois de Snell-Descartes

Posté par
vanoise
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 20:42

Oui !

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 20:44

Merci, pour la question suivante, je dois mesurer plusieurs fois l'angle de réflexion. Est-ce que je dois pour cela placer le miroir de différentes manières à chaque fois ?

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 21:36

Aussi, pour la question juste après, je ne suis pas sur de comprendre comment on calcule la précision ? Je ne sais pas ce que je suis censé conclure aussi.

Posté par
vanoise
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 21:46

Tu places le miroir sur le rapporteur le long de la ligne 90 -90 passant par le centre et tu changes l'orientation du faisceau incident tout en ayant toujours le centre du rapporteur comme point incident. Le trait tracé du centre à la graduation zéro matérialise la normale au miroir et les graduations permettent une lecture directe de l'angle incident et de l'angle de réflexion. On fait plusieurs mesures en modifiant la position de la lanterne pour modifier l'angle d'incidence.

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 21:50

Ah d'accord et pour la question suivante, je ne sais pas comment estimer la précision et je ne sais pas quoi conclure.

Posté par
vanoise
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 21:59

Rigoureusement, c'est l'incertitude absolue que tu peux évaluer. La précision est alors définie comme le quotient incertitude absolue sur résultat de la mesure. Certains programmes font intervenir les statistiques et définissent alors l'incertitude type. As-tu suivi un cours sur ces notions ?

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 22:07

Non, je n'ai pas suivi de cours particuliers sur les incertitudes, précision, etc...

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 22:22

Donc je trouve les mesures (d'ailleurs, angle incident=angle refléchi ?) puis je fais l'incertitude absolue en faisant la moyenne des valeurs soustrait par l'une des trois mesures d'angle puis je choisi la valeur qui est la plus grande ? Puis je divise ce résultat par le résultat de la mesure (mais de quelle mesure vous parlez ?)

Posté par
vanoise
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 22:39

Dans ces conditions, je vais rester assez "basique". L'incertitude absolue est une estimation du maximum d'erreur que tu puisses commettre, par excès ou par défaut. Cette estimation se fait en analysant les causes d'erreurs : ici : largeur du faisceau, difficulté à bien centrer le rayon incident au centre du rapporteur, écartement des graduations tous les degrés... Ce sera à toi, sur place, au cours des manipulations de faire cette estimation. Cette incertitude absolue est à mon avis de l'ordre de 1°. Suppose que tu mesures un angle d'incidence i=40° avec une incertitude absolue i=1° . Cela signifie que la valeur réelle de i, inconnue bien sûr, sinon il n'y aurait pas d'erreur, est comprise entre 39° et 41°. On présente en général le résultat sous la forme :
i=(401)°
L'incertitude relative est appelée aussi "précision" ; Elle vaut ici :
1/40=0,025 soit 2,5%
Pour avoir une incertitude relative pas trop faible, tu auras donc intérêt à choisir tes trois angles d'incidence assez grands.

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 24-10-22 à 22:43

D'accord merci, et pourquoi demander l'angle incident et réfléchi dans un tableau s'ils sont égaux ?

Que devrai-je conclure ?

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 25-10-22 à 12:47

En attendant une réponse à mon précédent message, je me permet de vous envoyer ce avec quoi j'ai du mal dans la suite, je ne sais pas si vous verrez ces 2 derniers messages à temps (ce tp à lieu à 16h aujourd'hui) mais je vous l'envoie quand même :

Pour la partie III.2
Première question : n(air).sin(i1)=n(plexi).sin(i2)
n(plexi)=(n(air).sin(i1))/sin(i2)

Dexième question : pour déterminer nplexi avec le graph, je calcule la pente puis je ne sais pas. La pente=n(air)/n(plexi) ou l'inverse ?

Dernière question : je compare avec une incertitude ? Que devrais je conclure s'il vous plait ? Que les valeurs sont proches ? Ou est-ce autre chose ?

Partie III.3 :
Même question que pour la question précédente :
" Comparer avec les valeurs précédentes puis conclure."
Que dois-je faire, une incertitude ? Et pour conclure ?

Merci d'avance

Posté par
vanoise
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 25-10-22 à 17:40

Citation :
Que devrai-je conclure ?

Une fois les mesures effectuées et en tenant compte des incertitudes de mesures dont je t'ai parlé, tu pourras conclure sur la vérification où non de la deuxième loi de Descartes sur la réflexion. On reparlera de cela si tu le souhaites, une fois les mesures faites.
Même choses pour la vérification de la loi de Descartes sur la réfraction.

Posté par
Niakata
re : TP Optique - Lois de Snell-Descartes 25-10-22 à 17:57

J'ai finalement réussi à tout faire, merci pour votre aide !



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