Exercices de réfraction pour la seconde

Exercices seconde réfraction :
Exercice n°1 :
Déterminer l’indice de réfraction d’un verre.
Le polycarbonate est un matériau transparent (verre
organique) permettant d’obtenir des verres de lunette d’une
extrême légèreté.
Un rayon lumineux issu d’une source laser se propage dans
l’air et vient frapper la surface d’un bloc de polycarbonate.
1. Reproduire et compléter le schéma ci-dessus en indiquant le point d’incidence, en dessinant la
normale à la surface de séparation des deux milieux et en donnant à l’angle d’incidence la valeur
35 °.
2. L’angle de réfraction observé dans le matériau a pour valeur 21 °. Représenter sur le schéma le
trajet de la lumière dans ce matériau.
3. Donner l’expression de la deuxième loi de DESCARTES.
4. Exprimer l’indice n2 du matériau et en déduire sa valeur.
Exercice n°2 :
Réaliser un schéma d'après une description
L’un des rayons d’un faisceau de lumière, se propageant dans l’air, pénètre par la face
supérieure d’un cube de verre minéral utilisé pour la fabrication de lentilles.
Données : indice de réfraction du verre nverre = 1,52.
1. Schématiser la situation illustrant le phénomène de réfraction.
2. Écrire la deuxième loi de DESCARTES.
3. En déduire la valeur de l’angle d’incidence permettant d’obtenir un angle de
réfraction de 20 °.

Exercice n°3 :
Données : Vitesse de la lumière dans l’air : c=3,00.108 m.s-1 ; Indice de réfraction : neau=1,33 ; nair=1
M. Jèmelafisik vient de faire construire une piscine. Avant d’y mettre de l’eau, il fait placer au fond de
celle-ci un projecteur (repéré par le point P) qui éclaire une statuette du célèbre physicien A. Einstein
située sur le bord du bassin. Le rayon lumineux fait un angle de 60° par rapport à l’horizontal.
1. Compléter le schéma 1 (en annexe) en traçant avec précision le chemin emprunté par la lumière
jusqu’à la statuette. Placer le point M, point d’impact du faisceau lumineux sur la statuette.
2. Quelle propriété de la lumière votre tracé met-il en évidence ?
3. La distance PM entre le projecteur et la statuette est de 3,0 m. A quelle distance se situe le
projecteur du bord de la piscine (distance OP) ? On considérera le triangle OPM rectangle en O.
4. Quelle durée met la lumière pour parvenir à la statuette ?
5. M. Jèmelafisik remplit sa piscine avec de l’eau jusqu’au point Q (schéma 2). A sa grande surprise,
sa statuette n’est plus éclairée. Que s’est-il passé ? Quel est le nom du phénomène observé ?
6. Compléter le schéma 2 (en annexe) en indiquant le chemin emprunté par la lumière jusqu’à la
frontière eau-air. Mesurer l’angle d’incidence i.
7. Exprimer puis calculer l’angle de réfraction r. Tracer le chemin emprunté par la lumière dans
l’air.
Schéma :
Schéma 1 Schéma 2
P
O
O
Q
air
eau
air
P

Exercice n°4 : Dispersion de la lumière blanche par un prisme
Enoncé :
Un faisceau de lumière blanche arrive sur l’une des surfaces d’un prisme de verre (Voir schéma).
L’intérêt de cet exercice est de comprendre pourquoi le prisme décompose la lumière blanche. Pour cela
nous allons étudier le comportement, dans le prisme, des deux couleurs extrêmes du spectre visible de la
lumière blanche, c'est-à-dire le bleu et le rouge.
Données :
Pour le verre ordinaire :
n rouge = 1,510
nbleu = 1,520
Schéma :
Questions :
1) Calculer la valeur de l’angle de réfraction pour la couleur bleue dans le prisme et représenter le rayon
bleu dans le prisme.
2) Représenter la normale au point de sortie du rayon d’incidence pour la couleur bleue.
3) Déterminer la valeur de l’angle d’incidence lorsque le rayon dans le prisme arrive à la surface de
contact avec l’air.
4) Calculer l’angle de réfraction en sortie du prisme pour la couleur bleue.
5) Refaites les mêmes calculs pour la couleur rouge. Représenter les rayons pour la couleur rouge.
6) Comment peut-on expliquer que le prisme décompose la lumière blanche ?