MODELISER LA REFRACTION DE LA LUMIERE déterminer la loi mathématique permettant de calculer l'angle de réfraction à partir de l'angle d' incidence
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[PDF] MODELISER LA REFRACTION DE LA LUMIERE - Académie d
MODELISER LA REFRACTION DE LA LUMIERE déterminer la loi mathématique permettant de calculer l'angle de réfraction à partir de l'angle d' incidence
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Correction du TP n°3 : réfraction de la lumière II°) Vérification expérimentale : milieux), l'angle de réfraction r est aussi égal à zéro Le rayon incident n'est pas
pdf MODELISER LA REFRACTION DE LA LUMIERE - ac-orleans-toursfr
Document 1 : La réfraction Lorsqu’un rayon lumineux incident se propageant dans un milieu d’indice n1 rencontre un milieu d’indice n2 il subit un brusque changement de direction : on dit qu’il est réfracté les rayons réfracté et incident étant dans le même plan
Images
2nde – Chapitre 13 : Emission propagation et réception de la lumière Mme KOROTCHANSKY Activité expérimentale n°5 : PARTIE 3 « Modéliser la réfraction de la lumière » - Correction - Observer la réfraction de la lumière : 1) Aller sur le site dont le lien est ci-dessous pour visualiser l’animation suivante:
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AcadĠmie d'OrlĠans-TourV Ń. TrouilleW Thème ͗ L'uniǀers Seconde
MODELISER LA REFRACTION DE LA LUMIERE
Compétences travaillées (capacités et attitudes) : ¾ REA : observer et décrire des phénomènes ; réaliser un dispositif expérimental ; réaliser des mesures ; utiliser un tableur. ¾ VAL : valider un modèle en le confrontant aux résultats expérimentaux.¾ COM : rendre compte ă l'Ġcrit de manière synthétique et structurée en utilisant un vocabulaire adapté et une langue correcte.
CONTEXTN
Me nombreux VavanWV Ve VonW inWéreVVéV au pUénomène Te réfracWion TeV rayonV lumineux ; ilV onW cUercUé à
TéWerminer la loi maWUémaWique permeWWanW Te calculer lGangle Te réfracWion à parWir Te lGangle TGinciTence. NouV
allonV parWir Vur leurV WraceV eW TéWerminer Vi leurV obVervaWionV éWaienW juVWeV.VOS DOCUÓNNTS
Document 1 : La réfraction
rencontre un milieu d'indice n2, il subit un brusque changement de direction : L'angle d'incidence i est dĠfini comme Ġtant l'angle formĠ par la perpendiculaire à la surface (appelée normale) et le rayon incident. L'angle de rĠfraction r est défini comme étant l'angle formĠ par la perpendiculaire à la surface et le rayon réfracté.Document 2 : Les hypothèses des savants
Claude Ptolémée Au sujet de ses résultats, Ptolémée s'est livré à des commentaires d'ordre qualitatif. Il a
observé entre autres que les rayons perpendiculaires à la surface ne sont pas réfractés.Robert Grosseteste Il fut l'un des pionniers de la méthode expérimentale. Il pensait que l'angle de réfraction
était égal à la moitié de l'angle d'incidence.Johannes Kepler Ce savant proposa une relation de proportionnalité entre les angles de réfraction et
d'incidence pour des ǀaleurs dΖangles petites.Willebrord SneIl van
Royen et René Descartes
Snell est un astronome et mathématicien hollandais qui établit expérimentalement la loi : sin i = k x sin r (i Ġtant l'angle d'incidence, r l'angle de rĠfraction et k un nombre caractérisant le milieu dans lequel est réfracté le rayon). Cette loi porte le nom de loi de SnelI dans les pays anglo-saxons. Descartes publia peu après une démonstration (peu convaincante) de la loi des sinus, laquelle, en France, porte souvent le nom de loi de Descartes. Document 3 : Modéliser des données avec un tableurles données sont en ligne, il suffit de sélectionner les deux lignes concernées et de choisir Diagramme dans le
menu Insertion. La fenêtre ci-dessous apparaît : il faut choisir le type de diagramme XY et faire Suivant.
Ensuite, il faut cocher Sélectionner série de données en ligne puis faire Suivant.Pour la fenêtre suivante, faire Suivant sans
rien modifier.Ensuite, il faut renseigner les rubriques
(légendes ...) et faire Terminer ; le diagramme s'affiche alors. n2 n1Rayon incident
Rayon réfracté
r iREA VAL COM
20 AcadĠmie d'OrlĠans-TourV Ń. TrouilleWNormale
Rayon incident
Lampe i
Rayon réfracté r cliquer sur le diagramme puis faire un clic droit l'un des points : une fenġtre s'ouǀre. Il faut choisir Insérer une courbe de tendance. La fenêtre ci-contre apparaît alors. Ensuite, il faut cocher le type de régression Linéaire et Afficher dĠterminer son coefficient directeur et son ordonnĠe ă l'origine.VOTRE MISSION
1. Réaliser le montage suivant J aligner la graTuaWion 0° avec le rayon lumineux iVVu Te la lampe. Le rayon ToiW
êWre fin pour faciliWer la lecWure TeV angleV. NnVuiWeH placer le Temi-cylinTre Te plexiglaV Vur le plaWeau Te façon
2. En faisant pivoter le disque par rapport à la lampe, on fait varier
l'angle d'incidence i et l'angle rĠfractĠ r. Pour leV valeurV Te i figurant dans le tableau, mesurer l'angle réfracté correspondant. i (degrés) 0 5 10 20 30 40 50 60 70 r (degrés)3. Lancer le tableur OpenOffice.Org Calc eW créer le Wableau VuivanW. ReporWer enVuiWe voV meVureV ligne 2.
1 i (degrés) 0 5 10 20 30 40 50 60 70
2 r (degrés)
3 i (radians)
4 r (radians)
5 sin(r)
6 sin(i)
Pour éviWer la majuVcule auWomaWique en TébuW Te pUraVeH TécocUer la caVe ÓajuVcule en TébuW Te pUraVe
TanV le menu Outils Autocorrection Options.
Pour calculer i et r en raTianV (leV angleV ToivenW êWre expriméV en raTianV pour que le Wableur puiVVe
ligneV 3 eW 4 (il fauW poinWer avec la VouriV le coin inférieur TroiW Te la cellule à recopier puiV éWenTre en
mainWenanW le bouWon gaucUe appuyé).4. Exploiter vos mesures pour vérifier leV informaWionV TonnéeV par cUaque VavanW.
5. Rédiger un compte-renTu Te TP TanV lequel vouV préVenWereY voWre TémarcUe. Il Tevra comporWer un WiWreH la
présenté et organisé. L'utilisation du traitement de tedžte est possible. La qualité du français sera prise en compte.
APPEL N°1 Appeler le professeur pour lui montrer le montage ou en cas de difficulté. APPEL N°2 Appeler le professeur pour lui montrer une mesure ou en cas de difficulté.APPEL N°3 Appeler le professeur pour lui montrer votre tableau complété ou en cas de difficulté.
APPEL N°4 Appeler le professeur pour lui montrer votre exploitation ou en cas de difficulté. AcadĠmie d'OrlĠans-TourV Ń. TrouilleWREPRES POUR L'VALUATION
à une impasse. Les fiches de solutions partielles fournies ne constituent pas une liste exhaustive.
Dans chaque domaine de compétenceV ĠǀaluĠ, si l'Ġlğǀe rĠpond audž attentes, le niǀeau obtenu est le niveau A.
Si certains points sont flous ou absenWVH le profeVVeur uWiliVe TeV queVWionV ouverWeV pour que le canTiTaW
préciVe ceV poinWV. Si le canTiTaW parvienW à apporWer Veul eW VponWanémenW leV réponVeV aWWenTueVH le niveau
acquiV reVWe le niveau A.candidat une solution partielle adaptée en fonction de VeV beVoinV. Le niveau acquiV eVW alorV le niveau B ;
Si une première VoluWion parWielle Ve révèle inVuffiVanWeH on recourW alorV à Teux VoluWionV parWielleV. ManV ce
caVH le niveau acquiV eVW le niveau C. lui eVW fournie pour lui permeWWre Te conWinuerH alorV le niveau obWenu eVW le niveau M. Réalisation du dispositif et des mesures (30 minuWeV conVeilléeV ; aiTeV " ă l'oral ») Les critğres retenus pour l'Ġǀaluation de la compĠtence REALISER VonW leV VuivanWV J Réaliser un montage, réaliser une série de mesures et utiliser un tableur.Lors de l'appel n°1, le professeur évalue la capacitĠ de l'Ġlğǀe ă rĠaliser un montage en VuivanW TeV conVigneV.
Lors de l'appel n°2H on vérifie que l'Ġlğǀe est capable Te réaliVer TeV meVureV préciVeV.
indications de l'ĠnoncĠ. Validation (30 minuWeV conVeilléeV ; 3 aiTeV " papier » poVVibleV)Le critğre retenu pour l'Ġǀaluation de la compĠtence VALIDER eVW le VuivanW J Exploiter TeV meVureV.
ǀalide l'obserǀation de Ptolémée) ;
Grosseteste) ;
Te WenTance eVW une TroiWe (on valide ainsi l'obserǀation de Kepler) ;TroiWe).
Communiquer (30 minuWeV conVeilléeV ; aiTeV " ă l'oral »)Le critğre retenu pour l'Ġǀaluation de la compétence COÓÓUNIQUNR eVW le VuivanW J Rendre compte
Te façon écriWe.
On obserǀera en continu l'Ġlaboration du compte-renTu. Le profeVVeur aWWenT que l'Ġlğǀe VoiW capable J
- de poser la problématique ;- de rédiger un compte-renTu VWrucWuré TanV lequel figure leV meVureV eW leurV exploiWaWionV TéWailléeV ;
- d'utiliser un ǀocabulaire adaptĠ et une langue correcte ; - de rendre un travail soigné. AcadĠmie d'OrlĠans-TourV Ń. TrouilleWEXEMPLES DE SOLUTIONS PARTIELLES ET TOTALES
Solution partielle 1 (VAL) : je ne sais quoi faire de mes mesures ! Pour chaque savant, vous devez vérifier les points suivants : Pour Ptolémée, il faut vérifier que le rayon suivant la normale n'est pas dévié. Pour Robert Grosseteste, il faut vérifier si r est égal à la moitié de i. Pour Johannes Kepler, il faut vérifier si r est proportionnel à i pour de petits angles. Pour W. Snell et R. Descartes, il faut vérifier si sin r est proportionnel à sin i.Comment mettre en évidence une relation de proportionnalité ? A vous de choisir la méthode !
Solution partielle 2 (VAL) : Je voudrais bien vérifier les affirmations de Kepler en traçant un graphique mais lequel ! Il fauW Wracer le grapUique repréVenWanW leV variaWionV Te i en foncWion Te r. AnalyVer enVuiWe la courbe obWenue eW TéWerminer Vi leV poinWV VonW alignéV ou paV pour TeV peWiWeV valeurV Te i. Solution partielle 3 (VAL) : Je voudrais réaliser un graphique à la main pour vérifier les Il fauW Wracer le grapUique repréVenWanW leV variaWionV Te sin i en foncWion Te sin r.Yuelle est l'allure de la courbe obtenue ?
Que peuW-on Tire TeV granTeurV sin i eW sin r ?
Solution totale (VAL)
Pour cUaque VavanWH vouV TeveY vérifier leV poinWV VuivanWV J Pour PWoléméeH il fauW vérifier que le rayon VuivanW la normale n'est pas dĠǀiĠ. Pour RoberW GroVVeWeVWeH il fauW vérifier Vi r eVW égal à la moiWié Te i.Pour JoUanneV OeplerH il fauW vérifier Vi r eVW proporWionnel à i pour Te peWiWV angleV en
conVWruiVanW le grapUique repréVenWanW leV variaWionV Te i en foncWion Te r (voir le TocumenW 3). Il
Vuffira alorV Te regarTer Vi leV poinWV VonW alignéV ou paV pour Te peWiWeV valeurV Te i.Pour P. Snell eW R. MeVcarWeVH il fauW vérifier Vi sin r eVW proporWionnel à sin i en conVWruiVanW le
grapUique repréVenWanW leV variaWionV Te sin i en foncWion Te sin r (voir le TocumenW 3). Il Vuffira
alorV Te regarTer Vi leV poinWV VonW alignéV ou paV. AcadĠmie d'OrlĠans-TourV Ń. TrouilleW