[PDF] PHYSIQUE Loptique La difficulté vient du fait

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Manuel de l'élève

PHYSIQUE L'optique

Exercices

: corrigé

OPTIONscience - Physique

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L'optique - Chapitre 3

EXERCICES

: CORRIGÉ 1 ERPI Reproduction autorisée uniquement dans les classes où la collection OPTIONscience - Physique est utilisée.

Chapitre 3 La réfraction

3.1 La réfraction de la lumière

1. La difficulté vient du fait que la réfraction de la lumière qui émerge de l'eau crée

l'impression que le fond de la piscine est situé plus près qu'il ne l'est en réalité.

2. A et C.

3. Exemples de réponses.

• La formation des mirages. • La tige d'une fleur placée dans un verre d'eau qui paraît pliée. • Les larmes qui brouillent notre vision. • Des lunettes trop fortes qui brouillent également notre vision. • L'air qui semble danser autour des objets qui dégagent beaucoup de chaleur (feu, tuyaux d'échappement, etc.).

4. a) Lorsqu'on augmente l'angle d'incidence, le rayon incident se rapproche de

la surface. b) Il en va de même pour le rayon réfracté : lorsqu'on augmente l'angle d'incidence, le rayon réfracté se rapproche de la surface.

5. L'illustration B. Plus l'angle de réfraction est petit, plus l'indice de réfraction

du milieu est grand. 6. 1. 2 2. 1 =30° n 1 =1,0003 (air) n2 =1,33 (eau) 3. n 1 sin 1 =n 2 sin 2

D'où sin

2 =n 1 sin 1 n 2 4. sin 2 =1,0003sin 30° 1,33 = 0,376 2 =22°

5. L'angle de réfraction est de 22°.

Puisque

i r =30° et que 2 r, la réponse est B. 12085_Exercices_Optique_corr.pdf 2010-07-15 17:01:10 - 23 - (

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3.1 La réfraction de la lumière (suite)

7. a) Puisque n=c

v, nous pouvons dire que la vitesse de la lumière dans le bloc est inversement proportionnelle à l'indice de réfraction. En conséquence, la lumière voyage plus rapidement dans le bloc dont l'indice de réfraction est le plus bas, soit 1,4. b) 1. v 1 v 2 v 3 2. n 1 =1,4 n 2 =1,5 n 3 =1,6 3. n=c v, d'où v=c n 4. v 1 =c n 1 =3,010 8 m/s 1,4 =2,14310 8 m/s v 2 =c n 2 =3,010 8 m/s 1,5 = 2,00010 8 m/s v 3 =c n 3 =3,010 8 m/s 1,6 =1,87510 8 m/s

5. Dans le premier bloc, la vitesse de la lumière est de

2,110 8 m/s, dans le deuxième bloc, la vitesse de la lumière est de 2,010 8 m/s, tandis que dans le troisième bloc, cette vitesse est de 1,910 8 m/s.

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3.1 La réfraction de la lumière (suite)

8. 1. 2 2. 1 =90°50°, soit 40° n 1 =1,0003 n 2 =1,33 3. n 1 sin 1 =n 2 sin 2 , d'où sin 2 =n 1 sin 1 n 2 4. sin 2 =1,0003sin 40° 1,33 =0,483 2 =28,9°

5. L'angle de réfraction est de

29°.

9. a) Passage de l'air à l'huile minérale.

1. 2 2. 1 =55° n 1 =1,0003 n 2 =1,48 3. n 1 sin 1 =n 2 sin 2 , d'où sin 2 =n 1 sin 1 n 2 4. sin 2 =1,0003sin 55° 1,48 = 0,5536 2 =33,6°

5. Dans l'huile minérale, le rayon lumineux formera un angle de

33,6°

avec la normale.

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3.1 La réfraction de la lumière (suite)

Passage de l'huile minérale au verre crown.

1. 2 2. 1 =33,6° n 1 =1,48 n 2 =1,52 3. n 1 sin 1 =n 2 sin 2 , d'où sin 2 =n 1 sin 1 n 2 4. sin 2 =1,48sin 33,6° 1,52 = 0,539 2 =32,6°

5. Dans le verre crown, le rayon lumineux formera un angle de

32,6°

avec la normale.

Passage du verre crown à l'air.

1. 2 2. 1 =32,6° n 1 =1,52 n 2 =1,0003 3. n 1 sin 1 =n 2 sin 2 , d'où sin 2 =n 1 sin 1 n 2 4. sin 2 =1,52sin 32,6°

1,0003

=0,819 2 =55°

5. Dans l'air, le rayon lumineux formera un angle de

55°

avec la normale. b) L'angle d'incidence initial est égal à l'angle de réfraction final.

10. 1.

n 2 2. 1 =35° 2 =30° n 1 =1,0003 3. n 1 sin 1 =n 2 sin 2 , d'où n 2 =n 1 sin 1 sin 2

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3.1 La réfraction de la lumière (suite)

4. n 2 =1,0003sin 35° sin 30° =1,15

5. L'indice de réfraction du milieu inconnu est de

1,15.

11. Je calcule d'abord l'angle de réfraction dans le prisme en verre crown.

1. 2 2. 1 =50° n 1 =1,0003 n 2 =1,52 3. n 1 sin 1 =n 2 sin 2 , d'où sin 2 =n 1 sin 1 n 2 4. sin 2 =1,0003sin 50° 1,52 =0,504 2 =30,27°

5. L'angle de réfraction est de

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