ECE : Détermination de l’indice de réfraction de l’eau

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$ECE : Détermination de l’indice de réfraction de l’eau$

AcadĠmie d͛OrlĠans-TourV Ń. TrouilleW eW Ó. Perrin

Thème : Univers Seconde ECE : DĠtermination de l͛indice de réfraction de l͛eau

Objectifs :

¾ DĠterminer l͛indice de l͛eau

Compétences travaillées (capacités et attitudes) :

¾ ANA : proposer une stratégie (protocole expérimental) pour répondre à un problème posé.

¾ REA : réaliser un dispositif expérimental ; maîtriser certains gestes techniques.

¾ VAL : exploiter des mesures.

CONTEXTE J

" Un arc-en-ciel eVW un pUénomène opWique proTuiW par la réfracWionH la réflexion eW la TiVperVion TeV raTiaWionV coloréeV compoVanW la lumière blancUe Tu Soleil par leV gouWWeleWWeV TGUumiTiWé préVenWeV

TanV lGaWmoVpUère. ΀͙΁

LGarc-en-ciel eVW provoqué par la TiVperVion Te la lumière Tu Voleil par TeV gouWWeV Te pluie approximaWivemenW VpUériqueV. La lumière eVW TGaborT réfracWée en pénéWranW la Vurface Te la gouWWeH VubiW enVuiWe une réflexion parWielle à lGarrière Te ceWWe gouWWe eW eVW réfracWée à nouveau en VorWanW. »

D͛aprğs Wikipedia

DOCUMENTS A VOTRN MISPOSITION J

Document 1 : La réfraction

LorsƋu͛un rayon lumineuǆ incident se propageant dans un milieu d͛indice n1 rencontre un milieu d͛indice n2, il subit un brusque changement de direction ͗ on dit Ƌu͛il est rĠfractĠ. L͛angle d͛incidence i est défini comme Ġtant l͛angle formĠ par la perpendiculaire à la surface (appelée normale) et le rayon incident. L͛angle de rĠfraction r est dĠfini comme Ġtant l͛angle formĠ par la perpendiculaire à la surface et le rayon réfracté. Dans ce cas la relation liant l͛angle d͛incidence i et l͛angle de rĠfraction r est : n1 x sin i = n2 x sin r (loi de Snell-Descartes). Document 2 : L͛indice de rĠfraction d͛un milieu

Il est noté n et défini comme le rapport de la vitesse de propagation de la lumière dans le vide et la vitesse de

propagation de la lumière dans le milieu considéré. Il est toujours supérieur ou égal à 1.

La ǀitesse de la lumiğre dans l͛air Ġtant sensiblement Ġgale ă celle dans le ǀide, on peut considĠrer Ƌue l͛indice de

réfraction de l͛air est Ġgal ă 1. Document 3 : Calculer le sinus d͛un angle aǀec un tableur

Dans un tableur, les angles doivent être exprimés en radians et non en degrés pour pouvoir utiliser les fonctions

trigonométriques sinus, cosinus et tangentes.

Pour convertir un angle en radians, il faut utiliser la formule =B1*pi()/180 oƶ B1 est l͛adresse de la cellule

contenant la ǀaleur de l͛angle en degrĠs.

Ensuite, pour calculer le sinus de l͛angle, il suffit d͛utiliser la formule = SIN(B3) oƶ B3 est l͛adresse de la cellule

contenant la valeur de l͛angle en radians.

ANA REA VAL

20 n2 n1

Rayon incident

Rayon réfracté

r i

AcadĠmie d͛OrlĠans-TourV Ń. TrouilleW eW Ó. Perrin

VOTRE MISSION J RNPONMRN AUX QUNSTIONS

1. Un rayon de lumière provenant du Soleil arriǀe sur une goutte d͛eau d͛indice de rĠfraction neau eW VubiW une

rĠfraction. Donner l͛eǆpression de la loi de Snell-MeVcarWeV pour ceWWe réfracWion.

2. A l͛aide du matĠriel mis ă ǀotre disposition, proposez le protocole eǆpĠrimental permettant Te TéWerminer

avec précision l͛indice de rĠfraction neau de l͛eau.

3. Réalisez votre protocole expérimental et reporWeY voV réVulWaWV TanV une feuille Te calcul au formaW Open

Office.

4. D͛aprğs la loi de Descartes, sin i et sin r sont proportionnels. Eǆploitez vos meVureV pour le vérifier. InTiqueY la

méWUoTe uWiliVée.

5. En déduire la valeur Te neau. InTiqueY leV éWapeV Te voWre TémarcUe.

APPEL N°1 Appelez le professeur pour lui montrer votre réponse ou en cas de difficulté. APPEL N°2 Appelez le professeur pour lui présenter votre protocole ou en cas de difficulté. APPEL N°3 Appelez le professeur pour lui présenter une mesure ou en cas de difficulté.

APPEL N°4 Appelez le professeur pour lui présenter votre exploitation ou en cas de difficulté.

AcadĠmie d͛OrlĠans-TourV Ń. TrouilleW eW Ó. Perrin

REPRES POUR L͛VALUATION

L͛Ġlğǀe est en situation d͛Ġǀaluation, le professeur ne doit pas fournir d͛eǆplicitation des erreurs ni de la

démarche à conduire. Ses interventions sont précises, elles servent de relance pour faire réagir l͛Ġlğǀe ou bien

pour lui permettre d͛aǀancer pour ġtre ĠǀaluĠ sur d͛autres compĠtences.

LeV erreurV TéWecWéeV par le professeur en continu ou lors d͛un appel sont forcĠment suiǀies d͛un Ƌuestionnement

ou d͛un apport de solution par le biais d͛une fiche (ou par une inWervenWion orale) si ces erreurs conduisent l͛Ġlğǀe

à une impasse. LeV ficUeV Te VoluWionV parWielleV fournieV ne conVWiWuenW paV une liVWe exUauVWive.

Dans chaƋue domaine de compĠtence ĠǀaluĠ, si l͛Ġlğǀe rĠpond auǆ attentes, le niǀeau obtenu pour la

compétence est le niveau A.

Si certains points sont flous ou absents, le professeur utilisera des questionV ouverWeV pour que le canTiTaW

préciVe ceV poinWV. Si le canTiTaW parvienW à apporWer Veul leV réponVeV néceVVaireVH le niveau acquiV pour la

compéWence reVWe le niveau A.

Si malgrĠ le Ƌuestionnement ouǀert de l͛eǆaminateur, la réponse eVW WoujourV incomplèWe, l͛eǆaminateur

fournit au candidat une solution partielle adaptée en fonction des besoins du candidat. Le niveau acquis est

alorV le niveau B si le candidat utilise une solution. On aura recours à Teux VoluWionV parWielleV Vi la première Ve

révèle inVuffiVanWe. Si le canTiTaW a recourV aux Teux ficUeVH alorV le niveau acquiV Vera le niveau C.

Si, malgrĠ ces aides ponctuelles, l͛Ġlğǀe n͛a pas ĠtĠ en mesure de répondre à la questionH une VoluWion WoWale

lui Vera fournie eW le niveau obWenu Vera le niveau M. Analyse du problème (3 aides " papier » poVVibleV)

Les critğres retenus pour l͛Ġǀaluation de la compĠtence ANALYSER sont les suiǀants J

Proposer une stratégie pour répondre à la problématique (proWocole expérimenWal) eW uWiliVer un

moTèle.

Lors Te lGappel n°1H le profeVVeur évalue la capacitĠ de l͛Ġlğǀe à uWiliVer le moTèle Te la réfracWion.

Lors de l͛appel 2, l͛Ġlğǀe doit ġtre capable de proposer un protocole expérimental pertinent. Il ToiW êWre capable

Te J - IndiƋuer Ƌu͛il faut remplir l͛hĠmicyo]vquotesdbs_dbs2.pdfusesText_3

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