La lumière voyage en ligne droite quand qu’elle se propage. Mais comment se comporte-t-elle lorsqu’elle rencontre un nouveau milieu (air, eau, verre…) ?
Objectifs du TP en classe de seconde
Objectifs du TP en classe de première STI2D
Capacités et compétences travaillées
Le phénomène de réfraction de la lumière
Testons les loi de Snell-Descartes
A l’aide des simulations d’expérience ci-dessous, réalisez le travail demandé.
Comportement de la lumière
Vous pouvez visualiser le trajet des rayons lumineux et observer les réfractions et réflexions dans différentes situations. Vous pouvez aussi effectuer des mesures d’intensité lumineuse, de célérité de la lumière et même d’angles afin de mettre en évidence les lois de Snell-Descartes
Loi sur la réfraction
- Dans « intro » de la simulation ci-dessus, allumer le laser et positionner-le pour qu’il effectue un angle d’incidence de 10° (aide : regardez le schéma au tout début de cette page web)
Travail n°1 : Tableau de mesures
- Mesurer ensuite l’angle de réfraction et consigner vos mesures dans un tableau (aide : regardez le schéma au tout début de cette page web)
- Refaites le même travail mais pour un angle d’incidence de 20°, puis 30° etc…
Travail n°2 : Exploitation des mesures
A l’aide de vos résultats, valider ou invalider les 3 hypothèses ci-dessous :
Hypothèse 1 : Robert GROSSETÊTE
L’angle de réfraction i2 est égal à la moitié de l’angle d’incidence i1 :
i2 = i1 / 2
Conclusion : M. Grossetête a-t-il raison ?
Hypothèse 2 : Johannes KEPLER
Selon lui, i1 est proportionnel à i2 :
Cela signifie que le graphique i2 en fonction de i1 doit présenter une droite passant par l’origine.
Conclusion : A la vue de ton graphique, M. Kepler a-t-il raison ?
Hypothèse 3 : René DESCARTES
Selon lui, ce serait sin (i1) qui est proportionnel à sin (i2) :
Cela signifie que le graphique sin(i2) en fonction de sin(i1) doit présenté une droite passant par 0.
Conclusion : A la vue de ton graphique, M. Descartes a-t-il raison ?
Loi sur la réflexion
- Dans « intro » de la simulation ci-dessus, allumer le laser et positionner-le pour qu’il effectue un angle d’incidence de 10° (aide : regardez le schéma au tout début de cette page web)
Travail n°3 : Tableau de mesures
- Dans « intro », allumer le laser et positionner-le pour qu’il effectue un angle d’incidence de 10° (aide : regardez le schéma au tout début de cette page web)
- Mesurer ensuite l’angle de réflexion et consigner vos mesures dans un tableau.
- Refaites le même travail mais pour un angle d’incidence de 20°, puis 30° etc…
Travail n°4 : Exploitation des mesures
A l’aide de vos résultats, quelle relation mathématique simple entre l’angle d’incidence et l’angle de réfraction peut-on trouver ?
Détermination d'un indice de réfraction d'un objet mystère
- Dans « intro » de la simulation ci-dessus, allumer le laser.
- Pour le milieu n°1 (celui en haut contenant le laser), sélectionner comme matériel « Air »
- Pour le milieu n°2 (celui du bas), sélectionner comme matériel « Mystère A »
- Positionner le laser qu’il effectue un angle d’incidence de 45° (aide : regardez le schéma au tout début de cette page web)
- Appliquer la loi de de réfraction de Snell-Descartes pour calculer l’indice de réfraction nA.
- Comparer votre résultats avec des valeurs d’indice de réfraction de référence sur cette page web : https://fr.wikipedia.org/wiki/Liste_d%27indices_de_r%C3%A9fraction
Cool merci