L`invisibilité science fiction ou réalité

Olympiades de Physique 2016-2017
L'invisibilité science fiction
ou réalité
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AGUESSY Kaimy
RAKOTOARIMANGA Muriella
CAVARD Léa

Sommaire:
Résumé……………………………………………………………………………………………………. 3
Introduction………………………………………………………………………………………………….3
I. La réfraction
➔Présentation du principe de
réfraction…………………………………………………………..4
➔Rechercher d’un indice de
réfraction…………………………………………………………....5
➔L’invisibilité obtenue grâce aux indices de réfraction……………….……………………7
II. Le pouvoir des lentilles
➔La découverte de l’université de Rochester…………………….………………………….8
➔Les lentilles convergentes……………….…………………………………………………....9
➔Les lentilles divergentes…………………….…………………………………….…………...9
➔Réalisation de l’expérience…………………….…………………………………....……....10
III. La réflexion totale
➔Étude du miroir par un dispositif……………….……………………………………………12
➔Deuxième dispositif par combinaison de quatre miroirs……………………………..…13
➔Amélioration du deuxième dispositif……………………………………….……………………
14
IV. Les méta-matériau
➔Présentation des méta-matériau………………....……………………..………………….15
➔Permittivité et perméabilité d’un milieu………………………………………………………16
➔Indice de réfraction
négatif……………………………………………………………………...16
Conclusion………………………………………………………………………………………….……18
Remerciements………………………………………………………………………………………….18
Bibliographies…………………………………………………………………………………………....18
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Introduction:
L’invisibilité est l’état d’un objet ou d’un organisme vivant qui ne peut être vu par
l’Homme. Il en existe différentes types, par exemple dans le domaine de l’optique, mais
aussi le domaine acoustique, mécanique.
Ce concept a été associé souvent au surnaturel mais il interroge aussi la sphère
scientifique et technique.
Notre travaille de cette année c’est porté essentiellement sur l’invisibilité optique, et plus
précisément sur l’invisibilité à l’oeil nu.
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I-La r éfraction :
➔Présentation du principe de réfraction
Lorsque nous plaçons une paille dans un verre
transparent rempli d'eau, on a l'impression que la
paille est brisée, alors qu'elle est intacte. Cette
impression est du à un phénomène appelé
« réfraction ». Il est du aux propriétés de
propagation de la lumière.
Si l'on envoie un rayon lumineux dans un
matériau transparent on observe que de ce
rayon :
- Une petite partie de la lumière est réfléchie :
c'est le phénomène de réflexion partielle.
-Et une majeur partie pénètre dans le matériau
avec un changement de direction faible et
ressort avec une déviation plus élevée. Ce
phénomène par lequel la lumière change de
direction lorsqu'elle passe d'un milieu
transparent à un autre, s'appelle la réfraction.
On observe deux angles :
Ɵ₁ :l'angle d'incidence
ϴ₂ : l'angle de réfraction
Quand on fait varier l'angle
d'incidence, il existe un rapport
constant entre les sinus des angles
d'incidence et de réfraction.
L’angle doit être supérieur ou
égale à 1. C'est la règle de
Descartes :
n .₁sin Ɵ = n . sin ϴ ₁ ₂ ₂
Avec n et n les₁ ₂
indices de réfraction propre à
chacun des matériaux.
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Sur l’image , on peut observer une déformation du tube à essai se
trouvant dans l’eau contenu dans un bécher. Ce phénomène
s’explique car l'air, le pyrex et l'eau qui n'ont pas le même indice
malgré qu'ils soient tous transparents.
A chaque fois que la lumière passe d'un milieu à l'autre, elle est
déviée, c'est ces déviations qui les rendent perceptibles. C'est le
phénomène de diffusion de la lumière.
➔Rechercher d’un indice de réfraction
Ainsi, nous en avons déduit que pour ne pas distinguer les changements de milieux, il
faut que la lumière passe dans chacun des éléments sans être dévié. Pour ce faire ils
doivent avoir le même indice de réfraction. Nous allons donc le montrer grâce à une
expérience.
Sachant que l'indice de réfraction du pyrex (matière du bécher utilisé) est de 1,47 nous
avons recherché un éléments (une substance) ayant le même que celui-ci.
Table d'indices de réfractions :
Verre 1,52
Benzène 1.50
Plexiglass 1,51
Pyrex 1,47
Glycérine 1.47
Pour des raisons pratiques nous avons choisis d'utiliser la Glycérine.
Nous avons tout de même voulu
vérifier son indice de réfraction. Pour
ce faire nous avons utilisé un appareil
de mesure expérimental : le disque
optique.
Pour la réaliser, nous avons besoin
une source de lumière laser, du logiciel Regressi (un tableur-grapheur), d’un disque
gradué avec un demi-cylindre et enfin de la glycérine.
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