Exercice 3 - Picassciences

QCM
1. C ; 2. C ; 3. A ; 4. B ; 5. C ; 6. B et C ; 7. A ; 8. A et B ; 9. A ; 10. B.
Exercice 2 :
1. L’angle d’incidence est iair , l’angle de réfraction iverre.
2. La loi de Snell-Descartes s’écrit : nair · sin iair = nverre · sin iverre.
Exercice 3 :
2. nair · sin iair = neau · sin ieau.
3. sin ieau = 0,576 ; ieau = 35,2°.
Exercice 4 :
1. Le rayon réfracté est le rayon 2 .
2. Angle d’incidence i1 = 40°, angle de réfraction i2 = 60°.
3. La deuxième loi de Snell-Descartes s’écrit :
n · sin i1 = 1,00 sin i2.
Donc n = 1,35.
Exercice 5 :
1. À l’aide d’un prisme on peut observer le spectre de la lumière blanche.
2. Le prisme est un milieu dispersif.
3. L’indice de réfraction du prisme dépend de la longueur d’onde de la lumière qui le
traverse.
Exercice 9 :
2. a. i1 = 47° ; i2 = 33°.
b. nair sin i1 = nliquide sin i2 .
c. nliquide = nair sin i1 sin i2 ; nliquide = 1,0 × sin 47° sin 33° .
d. nliquide =1,3.
Exercice 10 :
1. Le prisme doit être dispersif.
2. a. Après la traversée du prisme, on observe la présence de radiations lumineuses de
diverses couleurs. La lumière issue du Soleil est donc polychromatique.
b. Sans le prisme, la lumière du Soleil se propagerait en ligne droite. La déviation la plus
importante est observée pour le violet, la moins importante pour le rouge.
3. a. La lumière rouge utilisée étant monochromatique, elle n’est pas dispersée mais déviée.
Exercice 11 :
Traduction Les arcs-en-ciel
Pourquoi ne voit-on jamais d’arcs-en-ciel à midi ?

Le centre de l’arc-en-ciel est toujours face au Soleil. À midi, le Soleil est toujours haut dans le
ciel, donc un observateur ne peut pas voir un arc-en-ciel à cette heure-là car il ne pourrait le
voir qu’au niveau du sol où il n’y a pas de gouttes d’eau.
Pourquoi les arcs-en-ciel sont-ils souvent visibles l’été et si rarement l’hiver ?
Pour voir un arc-en-ciel, il faut avoir de la pluie et du Soleil.
En hiver, les gouttes d’eau gèlent en particules de glace qui ne forment pas un arc-en-ciel
mais qui éparpillent la lumière en d’autres motifs très intéressants.
Deux personnes voient-elles le même arc-en-ciel ?
Puisque l’arc-en-ciel est une distribution spéciale de couleurs, selon l’endroit où ils se
trouvent, deux observateurs ne voient pas, et ne peuvent pas voir, le même arc-en-ciel.
Solution
1. On observe rarement un arc-en-ciel à midi car le Soleil est haut dans le ciel. Il faudrait
alors pouvoir observer l’arc très près du sol.
2. Les gouttes d’eau gèlent en hiver et ne peuvent plus réfracter la lumière du Soleil.
3. Deux personnes ne voient pas le même arc-en-ciel car elles ne reçoivent pas la lumière de
la même manière.
Exercice 12 :
1. Le phénomène observé se nomme la réfraction.
2. sin iair = nverre sin iverre nair ; iair = 48,3°.
Exercice 15 :
1. a. sin r = R R + h .
b. sin r = 6,371 × 103 6,371 × 103 + 50 = 0,992 213.
D’où r = sin–1 (0,992 213) = 82,85°.
2. a. i est l’angle entre le rayon incident et la normale, au point d’entrée dans l’atmosphère.
b. Au point I, i = r + d (angles opposés par le sommet).
c. i = 83,46°.
3. On applique la loi de Snell-Descartes :
1 sin i = n sin r, d’où n = sin i sin r = sin 83,46 sin 82,85.
On trouve n = 1,001.
Remarque : Ce calcul n’est qu’indicatif, car l’atmosphère n’est pas un milieu transparent
homogène.
4. Plus l’étoile est haute dans le ciel (et i petit) et plus le phéno-mène est négligeable.
Exercice 16 :
1. a. sin i1 = N sin i2.
b. i2 + i3 = 90°.
c. N sin i3 = n sin i4.
2. sin i2 = sin i1 N , donc i2 = 26,76° ;
i3 = 90 – 26,76° = 63,24° ;
n = N sin i3 = 1,475.

Exercice 17 :
1. Le ballon simule une goutte d’eau.
2. Le faisceau de lumière blanche représente les rayons solaires.
3. Un arc-en-ciel peut s’observer lorsqu’il y a simultanément du Soleil et des gouttes de pluie
dans l’atmosphère.
4. Les sept couleurs sont : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet.