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Réfraction de la lumière Dispersion de la lumière blanche Sciences Physiques et Chimiques – Seconde GT Exercice 1 – Légender un schéma Le schéma 

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seconde est la surface verre-air, appelée face de sortie La lumière Réfraction et dispersion de la lumière : EXERCICE RESOLU p : 132 Un rayon de lumière 

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Chapitre 5 - Réfraction et dispersion de la lumière La réfraction est le changement de direction que subit un rayon lumineux quand il dans le second prisme

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Dispersion La dispersion de la lumière s'explique par la variation de l'indice de réfraction avec la cou- leur Exercices Nature de la lumière 3 1 Trouver les mots manquants tion i2 avec la seconde loi de Snell-Descartes : n1 sini1 = n2 sini2

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La lumière met énormément de temps pour nous parvenir des étoiles Hubert Reeves seconde, un million de fois plus vite que le son dans l'air Il faut bien 

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Seconde Thème : L'Univers Feuille Exercice Chapitre Physique N°4 : Réfraction et Dispersion de la lumière • Exercice 1 : Questions de cours Q1/ Définir une 

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Le spectre de la lumière rouge d'un laser est composé d'une seule radiation lumineuse Calculer la valeur de l'angle de réfraction d'un rayon lumineux d' incidence iair D'après l'exercice n°3 p 51 du livre de physique chimie 2nd HACHETTE (Collection Dulaurans Durupthy) sciences physiques et chimiques – Seconde

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changement d'indice de réfraction 2 On considère un rayon de lumière qui passe de l'air au verre Il arrive avec un angle d'incidence i=25° sur l'interface 

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Cas n°1 : le rayon s'éloigne de la normale (la lumière accélère) Les rayons de lumière issus de la bague subissent une réfraction au passage de l'eau à l'air b résumer en quelques phrases pourquoi un prisme disperse la lumière ?

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Chapitre 3Réfraction & dispersion de la lumière

Révision et Résumé

IndiceL"indicend"un milieu transparent est inverse- ment proportionnel à la vitesse de la lumièrev dans le milieu considéré : m.s -1 n=c vsansunitém.s-1 cest vitesse de la lumière dans le vide (appelée céléritéde la lumière,c= 3,00×108m.s-1). La conséquence directe est que l"indice du vide vaut 1. RéflexionLe rayon réfléchi est toujours présent, et son angle de réflexioni?1est égal à l"angle d"incidence i 1: i1i?1

1 : air

2 : eaui

1=i?1 RéfractionLe rayon réfracté se rapproche de la nor- male lors du passage dans un milieu d"indice plus fort : l"angle de réfractioni2est plus faible que l"angle d"incidencei1. i1 i2

1 : air

2 : eau

Loi de Snell-Descartes :

n

1sini1=n2sini2

DispersionLa dispersion de la lumière s"explique par la variation de l"indice de réfraction avec la cou- leur.

Exercices

Nature de la lumière

3.1Trouver les mots manquants

a.La .............. est le changement de direction subipar un rayon lumineux lorsqu"il passe d"un milieutransparent dans un autre.

b.Une lumière .............. ne peut pas être décomposéepar un prisme. Elle est caractérisée par sa ............................ dans le vide.

c.Les longueurs d"onde dans le vide des radiations vi-sibles sont comprises entre 400 et 800 .............. en-viron.

3.2

Vrai ou faux?

a.L"angle entre un rayon incident et la surface de sé-paration est appelé angle d"incidence.

b.Un rayon lumineux passe de l"air à l"eau (angle d"in-cidencei, angle de réfractionr). On appelle indice

de réfraction de l"eau le rapportn= sini/sinr.

c.La décomposition de la lumière par un prisme estun phénomène de diffusion.Longueur d"onde

3.3Longueurs d"ondes & couleurs

On donne ci-dessous les longueurs d"onde dans le vide de trois radiations lumineuses :

λ(nm)656583486

Une des longueurs d"onde correspond au jaune, une

autre au bleu, une troisième au rouge. Associer à chaque longueur d"onde la couleur qui convient. 3.4

Limites du domaine visible

Exprimez en mètres, en micromètres et en nanomètres les longueurs d"onde qui délimitent le domaine des ra- diations visibles. Écrire les résultats en notation scien- tifique. 1

Réfraction, sans calculs

3.5QCM

a.Dans les cas de figure ci-dessous, l"indice : du milieu 1 est supérieur à celui du milieu 2; du milieu 2 est supérieur à celui du milieu 1; du milieu 1 est égal à celui du milieu 2. b.Parmi les figures ci-dessous, lesquelles représententune situation impossible? la figure a; la figure b; la figure c.

3.6Milieu plus réfringent

" Quand la lumière pénètre dans un milieu plus réfrin- gent, elle se rapproche de la normale. » a.Rechercher la signification des mots " réfringent »et " normale ».

b.En comparant les angles d"incidence et de réfrac-tion, dire ce que signifie l"expression " se rapprocherde la normale ».

c.Faire un schéma illustrant la situation évoquée.

3.7Placement des angles

Sur les figures précédentes, le milieu 1 est l"air, le milieu

2 est un autre milieu transparent.

Déterminer, dans chaque cas, la valeur de l"angle d"in- cidenceiet celle de l"angle de réfractionrdu rayon lumineux représenté. 3.8

Pourquoi un

bâton apparaît- il plié lorsqu"il est partiellement plongé dans l"eau?

Réfraction, calculs d"angles

3.9Passage de l"air dans l"eau

Un rayon lumineux passe de l"air dans l"eau d"indice de réfractionn= 1,33. a.La valeur de l"angle d"incidence esti= 70o. Calculer la valeur de l"angle de réfractionr.

b.Quel doit être la valeur de l"angle d"incidence pourque la valeur de l"angle de réfraction soitr= 30o?

3.10

Passage de l"air dans l"eau (II)

Un rayon lumineux subit une réfraction à la surface de séparation entre l"air et l"eau. L"indice de l"eau est 1,33. Il passe de l"air dans l"eau, et l"angle d"incidence est égal

à 60

o. Calculer la valeur de l"angle de réfraction.

Réfraction, calculs d"indices

3.11Indice de la glycérine

Un rayon lumineux passe de l"air dans la glycérine.

L"angle d"incidence vaut 30

oet l"angle de réfraction 20o.

Calculer l"indice de la glycérine.

3.12

Milieux transparents inconnus

Un rayon lumineux passe de l"air dans des milieux

transparents d"indices de réfraction notésn. L"angle d"incidence estiet l"angle de réfractionr.

Compléter le tableau suivant :

i(o)3060900 r(o)172060 n1,42,41,31,51,5

Décomposition et dispersion

3.13Double faisceau lumineux

a.Un faisceau très fin de lumière rouge atteint la sur-face de l"eau d"un bassin avec un angle d"incidencei= 85o. L"indice de réfraction de l"eau pour cette

lumière est 1,330. 2 Calculer la valeur de l"angle de réfraction correspon-dant à cet angle d"incidence.

b.Même question pour un faisceau très fin de lumièreviolette pour laquelle l"indice de réfraction de l"eauest 1,342.

c.Représenter le trajet de la lumière dans le cas où lefaisceau incident a une couleur pourpre constituéed"un mélange des deux lumières rouge et violettedes questions précédentes.Que verrait-on au fond du bassin?

d.Même question pour un faisceau de lumière blanche. 3.14

Dispersion

Un rayon lumineux de lumière blanche arrive sur la face d"un prisme en verre (flint), sous un angle d"incidence i

1= 60,00o. Calculer, pour les trois radiations du ta-

bleau ci-dessous, les anglesi2de réfraction.

Couleur

bleuejaunerouge

λ(nm)450500700

Indicen1,6681,6541,640

Utilisation de mesures expérimentales

3.15La réfraction en travaux pratiques

Un rayon lumineux passe de l"air dans un milieu trans- parent, le plexiglass, d"indicen. On réalise une série de mesures dont les résultats sont regroupés dans le tableau suivant, où on noteil"angle d"incidence etr l"angle de réfraction. i(o)01020304050 r(o)0613192531

a.Tracer la courbe donnantsinren fonction desini.b.Déterminer graphiquement l"indice de réfractionn

du milieu transparent. 3.16

Des résultats historiques

En l"an 150, ClaudiusPtoléméepublia une table des angles d"incidence et de réfraction pour la surface air- eau. i(o)

01020304050607080

r(o)0815,522,5293540,545,550 Ptoléméesuggéra quei/rest constant, ce qui n"est pas le cas. Tracer la courbe représentative desinien fonction desinr. En déduire la valeur de l"indicendu plexiglass.

Des expériences étonnantes

3.17L"expérience d"Archimède

Voici un extrait des écrits d"Archimède(-287,-212) : " Si tu poses un objet au fond d"un vase et si tu éloignes le vase jusqu"à ce que l"objet ne se voie plus, tu le ver- ras réapparaître à cette distance dès que tu le rempliras d"eau ». Faire deux schémas représentant la position de l"oeil, le récipient et l"objet. Tracer le trajet des rayons lumineux partant du sommet de l"objet avec et sans eau. 3.18

Piscine

Une personne dont les yeux sont à 2 m du sol se tient debout à 4 m du bord d"une piscine profonde de 2,5 m et large de 4 m. Une pièce de monnaie se trouve au fond de la piscine du côté opposé. Jusqu"à quelle hauteur la piscine doit-elle être remplie pour que la personne puisse voir la pièce? 3 Corrigé 3Réfraction & dispersion de la lumière

Exercices

Nature de la lumière

3.1Trouver les mots manquants

3.2

Vrai ou faux?

a.Faux : l"angle d"incidence est l"angle entre un rayonincident et la normale à la surface de séparation.

b.Vrai : dans l"approximation d"un indice environ égalà un pour l"air, la deuxième loi de Snell-Descartespermet bien d"écrire :

1×sini=nsinr?n=sini

sinr Néanmoins, la définition de l"indicend"un milieu est le rapport des célérités de la lumière dans le vide(c) et dans le milieu considéré(v): n=c v

c.Faux : la décomposition de la lumière par un prismeest un phénomène de dispersion, c"est-à-dire lié aufait que la vitesse de la lumière dépend non seule-ment du milieu mais aussi de la longueur d"onde.

Longueur d"onde

3.3Longueurs d"ondes & couleurs

3.4

Limites du domaine visible

Typiquement, on indique 400 nm et 800 nm pour les

longueurs d"onde limites du domaine des radiations visibles; soit, en mètres et en notation scientifique,

4,00×10-7met8,00×10-7m; ou encore, en mi-

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