Laboratoire 1 : La lumière et les prismes

Préparation du laboratoire de sciences
La lumière et les prismes
Par
Ludovic Desroches Ricard
(5794946)
Présenté à
Professeur Louis Trudel
dans le cadre du cours PED 3728 G
Le 3 octobre 2013
Université d’Ottawa
Nom : __________________________________________________________
Date : ________________________
Laboratoire 1 : La lumière et les prismes
Objectif :
Permettre aux élèves de voir expérimentalement comment la lumière se comporte à une interface de
deux différents médiums et de se demander pourquoi. C’est à travers les concepts de la réflexion et la
réfraction de la lumière que son comportement va apparaitre.
Approche :
Le laboratoire est de type vérificatif comme les élèves devront vérifier/ confirmer la validité des lois de
Snell-Descartes. Il a aussi une facette exploratoire comme il permet aussi aux élèves d’explorer le
comportement de la lumière face à la réflexion et la réfraction.
Sécurité :
Il faut garder les pointeurs lasers à leur place sur les tables. Déplacez plutôt les blocs de matériaux pour
changer l’angle d’incidence avec le laser. Gardez vos têtes à un niveau supérieur à celui de la table.
Ne regardez jamais directement dans un pointeur laser et n’en pointez en jamais un vers le visage de
quelqu’un, peu importe sa distance.
Veuillez éteindre le laser lorsque vous ne l’utilisez pas.
Manipulation des appareils :
*Vous pouvez utiliser une feuille de papier pour calquer le trajet du rayon lumineux et le profil du
médium de réfraction. Ensuite, vous pouvez utiliser le rapport d’angle pour mesurer l’angle.
*Assurez-vous que les lasers restent parallèles au bord de la table, tout au long de l’expérience.*
Introduction :
Les lasers produisent de la lumière d’une seule couleur, c’est-à-dire, d’une seule fréquence ou longueur
d’onde. La lumière voyage toujours en ligne droite. Par contre, celle-ci peut être déviée de sa trajectoire
initiale en rencontrant un nouveau médium de propagation (comme du métal dans le cas d’un miroir ou
de l’eau dans le cas d’un lac). Le changement de trajectoire se fait à l’interface de ces deux différents
médiums.
Matériaux:





2 lasers : - 1 rouge
- 1 bleu
2 médiums de réfraction : - Bloc de plexiglas
- Contenant d’eau rectangulaire
1 miroir plat
Rapporteur d’angles
Une boîte en carton
Buts :
A) Observer l’effet qu’ont l’angle d’incidence et la couleur du laser sur l’angle de réflexion. Vérifier ou
disputer la loi de Snell-Descartes pour la réflexion.
B) Observer l’effet qu’ont l’angle d’incidence, la couleur du laser et le médium de réfraction sur l’angle
de réfraction. Vérifier ou disputer la loi de Snell-Descartes pour la réfraction.
Hypothèses :
*Écrivez vos propres hypothèses. (Quels vont être les effets observés pour chaque point du but, selon
vous?)
Démarche :
A)
1. Placer le miroir plat debout devant le laser.
2. Allumer le laser choisi.
3. Mesurer l’angle d’incidence entre le rayon lumineux incident et le miroir.
4. Mesurer l’angle de réflexion entre le rayon lumineux réfléchi et le miroir.
5. Noter vos mesures dans les tableaux de résultats.
6. Répéter les étapes 3 à 5 en utilisant trois différents angles d’incidence.
7. Répéter les étapes 3 à 6 en utilisant le laser d’une autre couleur.
B)
1. Placer le médium de réfraction devant le laser.
2. Allumer le laser.
3. Mesurer l’angle d’incidence entre le rayon lumineux incident et le médium de réfraction.
4. Mesurer l’angle de réfraction entre le rayon lumineux réfléchi et le médium de réfraction.
5. Noter vos mesures dans les tableaux de résultats.
6. Répéter les étapes 3 à 5 en utilisant quatre différents angles d’incidence.
7. Répéter les étapes 3 à 6 en utilisant le laser d’une autre couleur.
8. Répéter les étapes 3 à 6 en utilisant l’autre médium de réfraction.
Résultats :
A)
Laser : _______________
Laser : ______________
l’angle
d’incidence
l’angle
d’incidence
l’angle de
réflexion
B)
Laser : _____________
Médium de réfraction : _________________________
l’angle
d’incidence
l’angle de
réfraction
l’angle de
réflexion
B) (continué)
Laser :
Laser :
Médium de réfraction :
Médium de réfraction :
l’angle
d’incidence
l’angle
d’incidence
l’angle de
réfraction
l’angle de
réfraction
Analyse et discussion :
(Écrivez vos réponses dans la conclusion)
A)
1. Quel effet a la couleur du laser sur l’angle de réflexion?
2. Est-ce qu’il y a un lien entre l’angle d’incidence et l’angle de réflexion?
3. Pourquoi y aurait-il des différences entre l’angle d’incidence et l’angle de réflexion?
4. Est-ce que vos résultats sont en accord avec la loi de Snell-Descartes de réflexion?
B)
1. Quel effet a la couleur du laser sur l’angle de réfraction?
2. Quel effet a le médium de réfraction sur l’angle de réfraction?
3. Est-ce qu’il y a un lien entre l’angle d’incidence et l’angle de réflexion?
4. Est-ce que vos résultats sont en accord avec la loi de Snell-Descartes de réfraction?
5. Que se passerait-il si on utilisait de la lumière blanche au lieu du laser, selon toi?
Conclusion :