[PDF] OPTIQUE Calculer la vitesse de propagation

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OPTIQUE

1. Sources de lumière

-mêmes parce ttent directement de la lumière.

Citons par exemples :

Des sources froides comme un ver luisant, un écran de TV,

Il existe des corp

éclairés par une source lumineuse. Ils sont visibles car ils renvoient une partie de la Citons par exemples : les planètes, la Lune, les o

2. Propagation de la lumière

2.1 PROPAGATION RECTILIGNE DE LA LUMIERE

trajet » grâce aux fines particules solides en suspension dans le milieu. Ces particules éclairées droites.

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Le modèle utilisé en optique géométrique pour étudier la propagation de la lumière est le

rayon lumineux.

On appelle

rayon lumineux faisceau lumineux milieu homogène, un milieu qui présente en tous ses points, les mêmes propriétés physiques rayons dans toutes les directions.

2.1.1 Conclusion

t lumineux se propage suivant des lignes droites issues de ce point.

2.1.2 Sortes de faisceaux lumineux

de lumière :

Parallèle

Convergent (les rayons convergent de la source en un point)

Divergent

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2.2 VITESSE DE LA LUMIERE

2.2.1 Dans le vide

km/s

2.2.2 Dans un autre milieu transparent

Les expériences montrent que la lumière se propage avec une vitesse V toujours inférieure à

C.

On désigne par

On le définit par

V = vitesse de la lumière dans le milieu

C = vitesse de l lumière dans le vide

n est un nombre sans unité et toujours supérieur à 1

2.2.3 Exemples

Calculer la vitesse de propagation de la lumière dans le verre dont

Milieu indice Vitesse (km/s)

eau 1.33 225000 alcool 1.36 221000

Verre 1.5 200000

cristal 1.6 188000 diamant 2.42 124000 air 1.000293 1 300000 = C t supérieur à n2. il y a des interactions entre ce milieu et la lumière qui ralentissent la propagation de la lumière.

C = 3.108 m/s

n = C / V

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3. Réflexion de la lumière

3.1 EXPERIENCE

Plaçons sur le trajet de la lumière, une surface parfaitement lisse (plaque en métal). Suivant

3.2 LOIS DE LA REFLEXION SUR UN MIROIR PLAN

Pour mettre en évidence les lois de la réflexion, on utilise un disque goniométrique qui permet la mesure des angles. Pour réaliser au mieux ces mesures, il faut définir certains termes :

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5 I : point de rencontre du faisceau incident avec la surface réfléchissante IN I : angle formé par le rayon incident et la normale R : angle de réflexion : angle formé par le rayon réfléchi et la normale ; plan déterminé par le rayon incident et la normale Lois ont égaux r = i

3.3 IMAGE FORMEE PAR UN MIROIR PLAN

Expérience des 2 bougies

Soient 2 bougies symétriques par rapport à une lame de verre. Si on allume la bougie située , celui-ci quelle que soit sa position en avant du miroi

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6 ce que les prolongements des rayons réfléchis se Une image virtuelle est donc constituée par la convergence des prolongements des rayons réfléchis.

Symétrique par rapport au miroir

Virtuelle ( non captable sur un écran)

De mêm

: le miroir inverse la gauche et la droite )

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3.4 APPLICATIONS DES MIROIRS

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4. Réfraction de la lumière

4.1 EXPERIENCES

séparation (eau-air).

Envoyons un faiscea

dans le liquide.

4.2 DEFINITION

On appelle réfraction de la lumière, le brusque changement de direction que subit le dans un autre.

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4.3 SCHEMA

4.3.1 Etude expérimentale

Faire le graphique i = f (r) ainsi que celui de sin i = f (sin r)

Conclure

Milieu 1 : air

Milieu 2 : verre ou eau

Normale Rayon incident

Rayon réfracté

i r

Surface de séparation des

deux milieux = dioptre le verre

Passage de la lumière du verre dans

Indice n1

Indice n2

1

Angle de réfraction r ou i2

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4.3.2 Loi de Descartes

1 réfraction n2 2 est tel que n1 . sin i1 = n2 . sin i2 (Souvent i est appelé i1 et r appelé i2) milieu 2 plus réfringent ( n1 n2 )

Le rayon réfracté se rapproche de la

normale ( i1 i2 ) A tout rayon incident, il correspond un rayon réfracté 4.3. moins réfringent ( n1 n2 ) Phénomène de réflexion totale, angle limite ( i2 i1 )

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1 = angle limite l alors i2 = 90°

1 mais on observe une réflexion du rayon sur la surface de séparation transparente des 2 : la réflexion totale. Cette réflexion totale se produit si les 2 conditions suivantes sont remplies : 1

Calcul de l

Lorsque i1 = l , i2 = 90° alors n1 sin 90 = n2. sin l

Sin l = n2 / n1

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4.3.5 Applications de la réflexion totale

Le prisme à réflexion totale

Les prismes à réflexion totale permettent de renvoyer la lumière à 90° ou à 180°. EN effet air e sont égaux à 45°. De tels prismes sont utilisés dans jumelles, les télescopes, les appareils photos nettement plus précises mais ils sont aussi beaucoup plus chers. Quelques exemples sont donnés ci après. che et la droite de telle sorte que le champ de vision observé

Les appareils photo de type

réflex utilisent des prismes à réflexion totales.

Les diamants

Tailler des pierres précieuses est un art. En fait, un joaillier se sert de la réflexion totale

interne pour rendre un bijou plus brillant. Un diamant étant transparent, la lumière peut y entrer et en ressortir. Il est possible de tailler des faces planes dans la pierre de façon à empêcher la lumière de sortir par d'autres faces que celle du dessus. Il faut donc que la

lumière entrant dans la pierre subisse des réflexions totales internes sur les autres faces. Ainsi,

le bijou nous semble plus éclatant lorsqu'on le regarde du dessus.

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Les fibres optiques

la plus importante de la réflexion totale est pour canaliser et " transporter » la lumière. La lumière subit un très grand nombre de réflexions totales sur les surfaces de séparation fibre-verre. ibre optique de fibre optique

Les fontaines lumineuses

Les rayons lumineux, par réflexion

totales successives, sont prisonniers des filets d'eau. La lumière jaillit lors de l'éclatement des gouttes d'eau. utilise une fibre optique pour transporter de la lumière vers un organe à explorer et un système optique pour amener à

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Faisceau de fibres optiques

Vêtement en fibre optique

Les communications

Les fibres optiques en verre sont utilisées depuis les

Une seule

fibre optique p

Un seul câble

permet de transporter 40 000 conversations simultanées. Chaque année 200 000 km de câbles sont posées dans le monde.

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Un obje

Expliquons ce phénomène

objet formée par la convergence des rayons réfractés eau air h

On peut montrer que si on est assez

Les objets semblent effectivement

réalité

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5 Les lentilles minces

5.1 DEFINITION

Une lentille est un milieu transparent, homogène limité par 2 faces sphériques ou une face sphérique et une face plane.

5.2 CLASSIFICATION DES LENTILLES

Chacune des faces possède un rayon de courbure R centre de courbure C.quotesdbs_dbs50.pdfusesText_50

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