Chapitre 1 : Approximation de l’optique géométrique Rayon[PDF] rayon lumineux synonyme
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Dossier de révision Optique MEP 11 1 / 30 2019/2020 OPTIQUE 1. Propagation rectiligne de la lumière (ombre et pénombre) .. 2 2. Réflexion à un miroir ............................................................. 7 3. Réflexion à deux miroirs perpendiculaires .......................... 10 4. Réfraction ........................................................................... 11 5. Lentille convergente ........................................................... 18 6. Lentille divergente .............................................................. 24 7. Système de lentille ............................................................. 28
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 2 / 30 2019/2020 1. Propagation rectiligne de la lumière (ombre et pénombre) 1.1. Exercice : a) Dessine sur l'écran les zones de lumières créées par la source de lumière ponctuelle dans la boîte perforée : écran b) Dessine sur l'écran les zones de lumière, d'ombre et de pénombre créées par les sources de lumière ponctuelles dans la boîte perforée : écran SS1S2
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 3 / 30 2019/2020 c) Dessine sur l'écran les zones de lumière, d'ombre et de pénombre créées par la source de lumière étendue dans la boîte perforée : écran d) Dessine sur l'écran les zones de lumière, d'ombre et de pénombre créées par la source de lumière sphérique dans la boîte perforée : écran
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 4 / 30 2019/2020 1.2. Exercice Dessine les zones d'ombre et de pénombre à l'intérieur de la boîte. Cette dernière est munie de deux ouvertures et contient un objet opaque de section circulaire. 1.3. Exercice En t'aidant des longueurs indiquées sur l'image, calcule le diamètre du cercle de lumière.
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 5 / 30 2019/2020 1.4. Exercice Voici une représentation d'une chambre vue de profil. a) Hachure la zone d'ombre. On suppose que la table est opaque et que la source est ponctuelle. b) Où devrait se placer une personne dont les yeux se situent à 5 cm du sol sur le dessin afin qu'il puisse tout juste voir la tête du chat ? Le reste du corps du chat est masqué par la table. c) Sachant que l'ombre de la table mesure 2 m, que l'ampoule se trouve à 2,5 m du sol et que la hauteur de la table est de 80 cm, détermine la longueur de la table.
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 6 / 30 2019/2020 1.5. Exercice L'ombre de la pyramide de Chéops (pyramide régulière à base carrée) mesure 497 m à l'instant t (cf. schéma). Au même instant, l'ombre d'un chameau sauvage de 2 m de haut mesure 840 cm. Détermine la hauteur h de la pyramide. 1.6. Exercice Un architecte désire mesurer la taille de sa maison Pour cela il transforme un cabanon dans lequel il perce un trou, appelé sténopé, pour en faire une chambre noire. L'image de la maison est alors projetée sur la paroi opposée au trou. Cette image a une hauteur de 1,5 m. Le cabanon, lui, mesure 2 m de haut et 3 m de large. Calcule la hauteur de la maison sachant que le sténopé se trouve à 20 m de la maison ?
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 7 / 30 2019/2020 2. Réflexion d'un miroir plan 2.1. Exercice a) Complète la figure en traçant le rayon réfléchi. b) Indique les angles d'incidence et de réflexion et leur mesure. Miroir 2.2. Exercice Un rayon lumineux, issu du point A se propage en direction du point B. Comment faut-il disposer un miroir plan en B et un second miroir plan en C de façon à ce que le rayon réfléchi, après ses réflexions en B et C, passe par A. A••B•C
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 8 / 30 2019/2020 2.3. Exercice Trace le rayon lumineux issu de la source ponctuelle S qui pénètre dans l'oeil après avoir subi une réflexion sur le miroir. 2.4. Exercice Sur la figure ci-dessous on allume une source de lumière S. Indique précisément quelle(s) partie(s) de l'écran est(sont) entièrement dans l'ombre. Écran S • Mur Miroir SObservateurMiroir
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 9 / 30 2019/2020 2.5. Exercice On a représenté le plan d'une chambre vue de haut. Elle est sommairement composée d'un lit et d'un tapis allant jusqu'à un miroir plan. La personne se demande si elle arrive à voir le point P lorsqu'elle regarde à travers le miroir tout en restant sur le tapis. a) Hachure la zone où peut se trouver la personne pour voir le coin du lit (point P). b) Lorsque la personne s'avancera en direction du miroir, se verra-t-elle plus grande dans le miroir ? Si non, comment se verra-t-elle alors ? P
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 10 / 30 2019/2020 3. Réflexion à deux miroirs plans perpendiculaires 3.1. Exercice Trace tous les rayons lumineux issus du point lumineux S qui pénètrent dans l'oeil de l'observateur. 3.2. Exercice Dans un parc d'attractions, 2 parois perpendiculaires de la " chambre magique » sont entièrement couvertes par 2 grands miroirs. Combien de fois un visiteur V passant dans cette chambre peut-il se voir dans les miroirs ?
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 11 / 30 2019/2020 4. Réfraction 4.1. Exercice Sur le schéma ci-dessous, indique les rayons et les angles : - Incident - Réfléchi - Réfracté 4.2. Exercice Complète le tableau suivant par calcul : Milieu Indice de réfraction Vitesse de la lumière dans le milieu [km / s] Eau Glycérine 194805 Diamant 2,42 n1n2
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 12 / 30 2019/2020 4.3. Exercice Les aff irmations suivantes sont-elles vraies ou fausses ? Si fausse, indique pourquoi : a) La vitesse de la lumière dans un milieu est d'autant plus petite que l'indice de réfraction est grand. b) L'indice de réfraction d'un milieu peut être égal à 0,84. c) Un rayon qui passe d'un milieu transparent dans un second milieu transparent d'indice de réfraction infé rieur se rapproche de la normale. d) La lumière choisit toujours le chemin le plus court. e) Un rayon incident se propageant de l'air dans de l'eau peut être entièrement réfléchi. f) L'angle incident d'un angle limite est égal à 90°.
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 13 / 30 2019/2020 4.4. Exercice Les schémas ci-dessous représentent la trajectoire du rayon lumineux à travers des milieux transparents d'indice de réfraction n1, n2 et n3 (on néglige les réflexions internes). Observer les trajets et cocher les propositions possibles (il peut y avoir 1, 2, ou 3 réponses exactes). a) ¨ n1 > n2 ¨ n1 < n2 ¨ n1 = n2 ¨ impossible b) ¨ n1 < n2 < n3 ¨ n2 < n3 < n1 ¨ n1 = n3 ¨ n1 > n3 c) ¨ n1 > n2 ¨ n1 < n2 ¨ n1 = n2 ¨ impossible d) ¨ n1 > n2 ¨ n1 < n2 ¨ n1 = n2 ¨ impossible e) ¨ n1 > n2 ¨ n1 < n2 ¨ n1 = 0 ¨ n2 = 1 ¨ impossible f) ¨ n1 > n2 ¨ n1 < n2 ¨ n1 = n2 ¨ impossible
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 14 / 30 2019/2020 4.5. Exercice A l'aide de la construction de Maxwell, trouve : a) Les rayons réfracté et réfléchi b) Les rayons réfracté et réfléchi c) La valeur de l'angle limite : n1=1n2=1,3n1=1,3n2=1n1=1,3n2=1
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 15 / 30 2019/2020 d) Le rayon réfléchi et la valeur n2 4.6. Exercice A l'aide de la loi de Snell-Descartes : a) Calcule l'angle réfracté d'un rayon passant de l'air à la glycérine avec un angle d'incidence de 30°. b) Calcule l'angle incident d'un rayon passant de l'air à l'alcool avec un angle de réfraction de 30°. c) Calcule l'angle limite d'un rayon passant du plexiglas à l'eau. d) Un rayon passe d'un liquide transparent à de l'air ? Quelle est la nature de ce liquide si l'angle d'incidence vaut 37° et l'angle de réfraction est de 55° ? n1=1,3
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 16 / 30 2019/2020 4.7. Exercice Pour atteindr e un poisson immobile avec un har pon à travers un e surface d'eau, faut-il v iser devant ou de rrière ce que l'on v oit ? (O n suppose que le harpon ne change pas de direction dans l'eau.) Fais un schéma de la situation en indiquant les rayons lumineux. 4.8. Exercice Un plongeur situé à 3 m sous la surface de l'eau (indice de réfraction n = 1.33) dirige un faisceau lumineux selon un angle de 30ᵒ avec la normale à la surface d'eau. Dans une barque se trouve une autre personne, qui reçoit le faisceau réfracté, dont les yeux sont à 1 m au-dessus de la surface. Calcule la distance horizontale séparant le plongeur de la seconde personne. Surfacedel'eauNormale30ᵒ
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 17 / 30 2019/2020 4.9. Exercice On place une pièce à l'intérieur d'un bocal opaque. Un observateur aimerait voir entièrement la surface supérieure de la pièce. Pour cela, il remplit le bocal d'eau, se servant du principe de la réfraction pour voir la pièce. Quelle doit être la hauteur minimale d'eau pour que l'observateur puisse voir le point A ? Indique la hauteur d'eau directement sur le schéma.
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 18 / 30 2019/2020 5. Lentille convergente 5.1. Exercice Dessine le trajet des rayons lumineux après leur passage à travers la lentille L de foyers F et F'. Indique S', l'image de la source S. 5.2. Exercice Dessine le trajet des rayons lumineux après leur passage à travers la lentille L de foyers F et F'. Indique S', l'image de la source S.
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 19 / 30 2019/2020 5.3. Exercice Trace les rayons lumineux, issus du point lumineux S, après son passage à travers la lentille L de foyers F et F' a) b) c)
Dossier de révision OPTIQUE MEP 11 BERM 20 / 30 2019/2020 5.4. Exercice Construis sur chaque figure l'image A'B' de l'objet lumineux AB produite par la lentille L de foyers F et F'. 'RVVLHUGHUpYLVLRQ237,48(0(3
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