Chap. N° 9  
Réflexion et Réfraction
:
 Exercices . Conseils

 

   


Exercice 4 page 198

Un rayon lumineux arrive sur la surface de l’eau, d’indice 1,33,

comme l’indique le document ci-dessous.

 

L’indice de l’air est pris égal à 1,00.

1)- Déterminer la valeur des angles d’incidence, de réflexion et de réfraction.

2)- Faire un schéma en représentant le rayon réfléchi et le rayon réfracté.

 

Document :

 

L’indice de l’air est pris égal à 1,00.

1)- Valeur des angles d’incidence, de réflexion et de réfraction.

-  Angle d’incident i1 :

-  L'angle d'incidence i1 est l'angle formé par le rayon incident

et la normale à la surface de séparation entre l’air et l’eau :

-  i1 = 60 °

-  Angle de réflexion r :

-  L'angle de réflexion r est l'angle formé par le rayon réfléchi

et la normale à la surface de séparation entre l’air et l’eau :

-  L'angle de réflexion r est égal à l'angle d'incidence i1 :

-  r = i1 = 60 °

-  Angle de réfraction i:

-  Milieu 1 : l’air avec n1 = 1,00 et i1 = 60 °

-  Milieu 2 : l’eau avec n2 = 1,33 et i2 = ?

-  Pour déterminer la valeur de l’angle de réfraction,

on utilise la loi de la réfraction :

- 

2)- Schéma en représentant le rayon réfléchi et le rayon réfracté.

 

 

 Exercice 8 page 198

Document :

1)- Sur le schéma, noter i1, l’angle d’incidence

et i2 l’angle de réfraction.

2)- Mesurer i1 et i2 à l’aide d’un rapporteur.

3)- Calculer le rapport sin i1 / sin i2.

4)- Donner la relation existant entre sin i1 et sin i2.

5)- Sachant que le milieu 1 est de l’air,

calculer l’indice de réfraction du milieu 2.

6)- Tracer le rayon réfléchi.

 

 

 Document :

 

1)- Notations et schéma :

 

2)- Mesure de i1 et i2 à l’aide d’un rapporteur.

-  i1 ≈ 50,0 ° et i2 ≈ 30,0 °

3)- Valeur du rapport sin i1 / sin i2 :

- 

4)- Donner la relation existant entre sin i1 et sin i2.

-  Loi de la réfraction : n1 sin i1 = n2 sin i2

5)- Indice de réfraction du milieu 2.

- 

6)- Tracer le rayon réfléchi.

 


 Exercice 11 page 198

Réfraction limite :

Calculer les angles de réfraction limite pour les propagations dans le sens :

1)- Verre → Air

2)- Verre → Eau.

3)- Calculer le rapport sin i1 / sin i2.

Données :  neau = 1,33 ; nverre = 1,50 ; nair = 1,00 ;

 

Réfraction limite :

1)- Passage Verre → air :

-  Milieu 1 : Verre n1 = 1,50 ;

-  Milieu 2 : Air : n2 = 1,00 

-  En conséquence, le milieu 1 est plus réfringent que le milieu 2.

-  Le rayon réfracté s’écarte de la normale

à la surface de séparation des deux milieux.

-  L'angle de réfraction est plus grand que l'angle d'incidence.

-  Si l'on augmente la valeur de l'angle d'incidence i1,

on remarque que lorsque dépasse i1 une certaine valeur,

on n'observe plus de rayon réfracté.

Cet angle est appelé : angle de réfraction limite, noté λ.

Toute la lumière est réfléchie par la surface de séparation verre / air.

C'est le phénomène de réflexion totale.

La réflexion totale se produit lorsque l'angle d'incidence est supérieur

à une valeur limite il = λ telle que :

- Si il = λ  =>  i2 = 90°

- Loi de la réfraction :

-

- Schéma :

 

2)- Passage Verre → eau :

-  Milieu 1 : Verre n1 = 1,50 ;

-  Milieu 2 : Eau : n2 = 1,33 

-  En conséquence, le milieu 1 est plus réfringent que le milieu 2.

-  Le rayon réfracté s’écarte de la normale

à la surface de séparation des deux milieux.

-  L'angle de réfraction est plus grand que l'angle d'incidence.

-  Si l'on augmente la valeur de l'angle d'incidence i1,

On remarque que lorsque dépasse i1 une certaine valeur,

On n'observe plus de rayon réfracté.

Cet angle est appelé : angle de réfraction limite, noté λ.

Toute la lumière est réfléchie par la surface de séparation verre / eau.

C'est le phénomène de réflexion totale.

La réflexion totale se produit lorsque l'angle d'incidence est supérieur

à une valeur limite il = λ telle que :

- Si il = λ  =>  i2 = 90°

- Loi de la réfraction :

-

-  Schéma :

 

 

 

Exercice 15 page 199

Rayon lumineux dans un cylindre de silice

Document :

 

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1)- Avec les données du document ci-dessus, calculer i1 et 12.

2)- Tracer la marche du rayon lumineux jusqu’à sa sortie du cylindre.

 

Document :

 

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1)- Passage Air → Silice :

-  Milieu 1 : Air n1 = 1,0 ;

-  Milieu 2 : Silice : n2 = 1,6 

-  Valeur de i2 :

-   i2 = 90° – 60°

-   i2 = 30°

-  Valeur de i1

- Loi de la réfraction :

-

2)- Tracer du rayon lumineux :

Passage Silice → air :

-  Milieu 1 : Silice n1 = 1,6 ;

-  Milieu 2 : Air : n2 = 1,0 

-  En conséquence, le milieu 1 est plus réfringent que le milieu 2.

-  Le rayon réfracté s’écarte de la normale

à la surface de séparation des deux milieux.

-  L'angle de réfraction est plus grand que l'angle d'incidence.

-  La réflexion totale se produit lorsque l'angle d'incidence est supérieur

à une valeur limite il = λ telle que :

- Si il = λ  =>  i2 = 90°

- Loi de la réfraction :

-

-  Or i1 = 60° > λ ≈ 39°

-  Il y a des réflexions totales successives à l’intérieur de la fibre optique.

-         Schéma :

 

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Animation CabriJava

 

 Exercice 17 page 199

Réflexion sur un miroir plan.

Document :

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1)- Prendre un point S sur le rayon incident

et tracer le symétrique S’de S par rapport au plan du miroir.

2)- Montrer que le rayon réfléchi est le prolongement de SI.

 

Réflexion sur un miroir plan.

Document :

 

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1)- Symétrique S’de S par rapport au plan du miroir :

- Construction :

 

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2)- Rayon réfléchi :

-  Loi de la réflexion : i = r

 

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-  Comme l’angle (SIN’) = r.

- Le rayon IR est le prolongement de S’I.

Exercice 20 page 199