GOP1 Lycée Jean-Mermoz 68300 SAINT-LOUIS NOM : PRENOM : DEVOIR DE PHYSIQUE N°3 1. Réfraction : construction de Descartes .(4 points) On considère le dioptre plan séparant 2 milieux d'indices 1 et 1,65. Le rayon incident est dans le milieu d'indice 1 et fait un angle de 60 degrés avec la normale au dioptre. 1.1. Déterminer la valeur de l'angle de réfraction : 1.1.1. par calcul 1.1.2. en utilisant la construction de Descartes (tracer les portions de cercle de rayon R = k.n avec k = 30mm). 1.2. Déterminer par les deux méthodes la valeur de l'angle limite de réfraction rlim qui correspond à une incidence rasante. 2. Réfraction : construction de Huygens .(4 points) On considère le dioptre plan séparant 2 milieux d'indices 1,48 et 1. Le rayon incident est dans le milieu d'indice 1,48 et fait un angle de 40 degrés avec la normale au dioptre. 2.1. Déterminer la valeur de l'angle de réfraction : 2.1.1. par calcul 2.1.2. en utilisant la construction de Huygens(tracer les portions de cercle de rayon R = k/n avec k = 37mm). 2.2. Déterminer par les deux méthodes la valeur de l'angle limite d’incidence ilim qui correspond à la réflexion totale. 3. Miroir concave.(4 points) Un miroir concave a un rayon de courbure de 400 mm. Un objet réel est placé à 700 mm du miroir. 3.1. Faire un schéma à l’échelle 1/5 sur l’axe optique. 3.2. Déterminer par calcul la position de l’image et le grandissement transversal. 4. Lentille convergente.(4 points) Un objet réel transversal de 10 mm de haut est placé à 110 mm d’une lentille mince convergente de focale + 80 mm. Déterminer la position de l’image et le grandissement transversal : 4.1. en appliquant la relation de conjugaison de Descartes 4.2. en appliquant la relation de conjugaison de Newton 5. Fibre optique (5 points) On considère une fibre multimode à saut d’indice. La fibre, placée dans l’air (n = 1), est constituée d’un cœur d'indice n1 = 1,500 et d’une gaine d'indice n2 = 1,480. gaine 5.1. La fibre a une longueur L = 8,00 km. Déterminer le temps que met le rayon qui suit l’axe pour parcourir toute la fibre air 5.2. Calculer la valeur de l’angle limite ilim sur coeur l’interface cœur-gaine (valeur minimale de l’angle pour lequel il y a propagation dans le cœur) 5.3. En déduire la valeur de l’angle de réfraction sur l’interface air-cœur puis celle de l’angle d’incidence θa (angle d'acceptance de la fibre) correspondant à l'angle limite 5.4. Calculer l’ouverture numérique O.N.= sin(θa) de la fibre. GOP1 840909498 Page 1 Michel Samso 18/04/2017