Site d'entrainement La déviation de la lumière
Il faut utiliser ce site de l'Université du Colorado qui fournit des simulations interractives pour les sciences et pour les maths. Ce site nous permettra de faire l'expérimentation.
I) Objectif :
L’objectif de ce T.P. est d’observer le phénomène de réflexion totale et de déterminer l’angle limite de réfraction.
II) Matériel :
Une source lumineuse
Un disque gradué
Un demi-cylindre transparent en verre. (Le plexiglas n'étant pas prévu dans le simulateur)
Quand un rayon lumineux se propage d’un milieu 1 dans un milieu 2 d’indice plus petit, le rayon lumineux ne subit
plus de réfraction dès que l’angle d’incidence dépasse une valeur limite iL.
Le premier milieu est l'air, on voudrait que ce premier milieu soit le verre, et que le second soit l'air. En effet
contrairement aux T.P. précédents, le rayon lumineux se propage d'un milieu d'indice plus grand vers un milieu d'indice plus petit.Pour les étapes 1 à 4 on se réfère au schéma ci-dessous.) Etape 1: On sélectionne le matériau du second milieu pour que celui-ci soit de l'air et celui du premier pour qu'il soit du verre. Etape 2: On déplace le raporteur pour que la base (ligne des 90°) soit sur le dioptre. La ligne passant par les 0° doit se située sur la normale au dioptre. Etape 3: On allume la source lumineuse.
On obtient trois rayons, un rayon incident i, un rayon réfléchi i' et un rayon réfracté r. Etape 4: On déplace le lazer de façon à obtenir un angle incident i = 10°. (Ceci permet de controler le bon placement du rapporteur en regardant l'angle du rayon réfléchi.)
Aide: Il n'est pas évident avec le logiciel de se positionner exactement sur un angle, pensez que l'angle réfléchi a la même valeur que l'angle incident.
Il est plus facile d'observer la position du rayon en regardant l'angle réfléchi...
Compléter les phrases en même temps que vous faites l'expérience. (Attention à la précision.) Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
V) Observation :
La valeur de l’angle de réfraction r est supérieure à la valeur de l’angle d’incidence i. Pour un angle d’incidence
iL appelé angle limite de réfraction, le rayon réfracté disparaît.
Lorsque l’angle incident i est supérieur à l’angle limite de réfraction iL, le rayon incident
est entièrement réfléchi à la surface de séparation des deux milieux, c’est le phénomène de réflexion totale.
VI) Explication :
☺ Quand un rayon lumineux se propage d’un milieu 1 dans un milieu 2 d’indice plus petit, le rayon lumineux ne subit
plus de réfraction dès que l’angle d’incidence dépasse une valeur limite iL. Le rayon incident est
totalement réfléchi, c’est le phénomène de réflexion totale.
On obtient l’angle limite d’incidence iL de la façon suivante :
sin iL =
n2 ━━━
n1
.
Application : Sachant que l’indice de réfraction de l’air est égal à n2 = 1 et que iL = 42°. Calculer l’indice de réfraction n1 du verre. (Attention à la précision.) Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...
