ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE

1
À la découverte de la réfraction

Lorsqu’elle passe d’un milieu à un autre, la lumière est réfractée : sa direction de propagation change. C’est ce phénomène qui est à l’origine des déformations apparentes que l’on constate lorsque l’on regarde un objet plongé dans l’eau.

➜ Comment décrire mathématiquement le phénomène de réfraction ?

Synthèse de l'activité

Voir les réponses

Quelles sont les informations nécessaires pour trouver la valeur de l’angle de réfraction d’un rayon lumineux passant d’un milieu transparent 1 à un autre milieu transparent 2 ?

Doc. 3
Schéma de l’expérience

$réfraction$

Supplément numérique

Découvrez un exemple de mesures d'angles de réfraction en vidéo.

Doc. 2
Une évolution du modèle de réfraction

Depuis près de 2000 ans, des savants se sont penchés sur le phénomène de réfraction :

Ptolémée (vers 90-168) s’intéresse au passage de la lumière de l’air à l’eau et en conclut que l’angle de réfraction $i_2$ augmente avec l’angle d’incidence $i_1$ ;
Kepler (1571-1630) affine le modèle en proposant que l’angle d’incidence $i_1$ et l’angle de réfraction $i_2$ sont proportionnels ;
Snell (1580-1626) et Descartes (1596-1650) continuent de perfectionner le modèle en énonçant que $\sin(i_2)$ est proportionnel à $\sin(i_1)$ ;
De nos jours le modèle de la réfraction repose sur la loi suivante appelée loi de Snell-Descartes :

n_{1} \cdot \sin (i_{1})=n_{2} \cdot \sin (i_{2})

n_1

n_2

sont les indices de réfraction des milieux 1 et 2.
Cela signifie que :

dans l’air, l’indice de réfraction est $n_{\text {air}}=$ 1,00 et la lumière va à sa vitesse maximale (3,00 $\times$ 10⁸ m/s) ;
si l’indice d’un autre milieu est $n =$ 2,00 alors la lumière se propagera deux fois moins vite dans ce milieu que dans l’air.

Par intuition

La lumière est-elle déviée de la même façon lorsqu’elle traverse du verre ou de l’eau ?

Compétences

✔ ANA : Élaborer un protocole

✔ REA : Respecter les règles de sécurité

Questions

Voir les réponses

1. Doc. 2 et 3 Quelles mesures faut-il effectuer pour vérifier la loi de Snell-Descartes ?

2. Quelle précaution particulière est à prendre en compte avec l’usage de la source LASER ?

3. Proposer et mettre en œuvre un protocole permettant de vérifier graphiquement la proportionnalité entre

\sin (i_{1})

\sin (i_{2})

Lancer le module Geogebra

4. À l’aide de la valeur du coefficient directeur de la droite obtenue, déterminer la valeur de l’indice de réfraction du plexiglas.

Doc. 1
Matériel à disposition

Source de lumière LASER ;
Demi-cylindre de plexiglas sur son disque-support gradué en degrés ;
Un logiciel tableur-grapheur.

Point maths : La proportionnalité

Deux grandeurs sont proportionnelles si le graphique représentant une des grandeurs en fonction de l’autre est une droite passant par l’origine du repère. Ces deux grandeurs (

a

b

par exemple) sont alors reliées par l’égalité

a= \text{k} \cdot b

, avec

\text{k}

qui est une constante (coefficient directeur de la droite linéaire).

Connectez-vous pour ajouter des favoris

Pour pouvoir ajouter ou retrouver des favoris, nous devons les lier à votre compte.Et c’est gratuit !

Physique-Chimie 2de

Chapitre 1

Identification des espèces chimiques

Chapitre 2

Composition des solutions aqueuses

Chapitre 3

Dénombrer les entités

Chapitre 4

Le noyau de l’atome

Chapitre 5

Le cortège électronique

Chapitre 6

Stabilité des entités chimiques

Chapitre 7

Modélisation des transformations physiques

Chapitre 8

Modélisation des transformations chimiques

Chapitre 9

Synthèse de molécules naturelles

Chapitre 10

Modélisation des transformations nucléaires

Chapitre 11

Décrire un mouvement

Chapitre 12

Modéliser une action sur système

Chapitre 13

Principe d’inertie

Chapitre 14

Émission et perception d’un son

Chapitre 15

Analyse spectrale des ondes lumineuses

Chapitre 16

Propagation des ondes lumineuses

Chapitre 17

Signaux et capteurs

Chapitre 18

Fiches méthodes

Chapitre 19

Fiches méthode compétences

Chapitre 20

Annexe

1 À la découverte de la réfraction