CMS_TS1\DEVOIRS\DEVOIR 3_TS1_09

GOP1 Lycée Jean-Mermoz NOM : DEVOIR DE PHYSIQUE
68300 SAINT-LOUIS PRENOM : N°3
GOP1 Michel Samso
840909498 Page 1 18/04/2017
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.
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
5.2. Calculer la valeur de l’angle limite ilim sur
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.
coeur
air
gaine