Support - Channel Progress

Classe de Seconde
Physique
Thème abordé : Dispersion et
réfraction de la lumière
Pré-requis
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Unités
Conversion
Trigonométrie
Géométrie élémentaire
Rappel leçon : Réfraction de la lumière
Exercice 1
On remplit d'eau un aquarium et on éclaire la surface de l'eau avec un faisceau laser rouge
dans le but de mesurer l'indice optique..
1) On oriente le faisceau laser perpendiculairement à la surface de l'eau. Quelle est la
valeur de l'angle d'incidence ?
2) A l'aide de la 2nde Loi de Descartes pour la réfraction, déterminez la valeur de
l'angle de réfraction
3) A l'aide de la 2nde Loi de Descartes pour la réfraction, déterminez la valeur de
l'angle de réfraction
4) On éclaire maintenant la surface de l'eau sous une incidence de 45°. On mesure
l'angle de réfraction, on trouve 32°. En déduire l'indice de l'eau pour la longueur
d'onde de la lumière de ce laser.
5) Quelle est la vitesse de propagation de la lumière dans l'eau ?
6) On remplace l'eau de l'aquarium par de l'huile et on éclaire la surface de l'huile sous
une incidence de 45°. Pourquoi l'angle de réfraction ne sera-t-il pas égal à 32° ?
7) L'indice de réfraction de l'huile étant supérieur à celui de l'eau, prévoir si l'angle de
réfraction est plus petit ou plus grand que 32°.
Rappel leçon : Dispersion de la lumière
Exercice 2
Les verres minéraux sont fabriqués avec de la silice (Si O2), de la soude (NaOH), de la potasse
(KOH) et de la chaux (Ca(OH)2). L’ajout de substances en petites quantités comme le plomb, des
ions fluorures par exemple, modifient les caractéristiques de ces verres.Le cristal (flint), contenant
du plomb, a un indice qui varie beaucoup en fonction de la longueur d’onde de la radiation.
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Le schéma ci-dessous représente un faisceau de lumière blanche assimilable à un rayon lumineux se
propageant dans l’air et dirigé sur la surface d’un bloc de verre avec un angle d’incidence de 61,5 °.
L’indice de réfraction de ce verre vaut 1,612 pour une radiation rouge, 1,621 pour une radiation
jaune et 1,671 pour une radiation bleue.
1) À l’aide des différentes valeurs de l’indice de réfraction du flint, calculer les valeurs des
différents angles de réfraction.
2) Reproduire et compléter le schéma en dessinant les rayons réfractés.
3) La déviation du rayon lumineux est la valeur de l’angle formé par la direction du rayon
incident et la direction du rayon réfracté. Calculer la déviation pour chacune des
radiations précédentes. Quelle est la radiation la plus déviée ?
4) Situer approximativement la direction d’une radiation verte.
Exercice de synthèse
Un rayon de lumière blanche arrive orthogonalement sur une face du prisme en verre, d'angle au
sommet A=35° comme l'indique le schéma. Il passe de l'air dans le verre. Les indices du prisme
sont: nrouge=1,62 et nbleu=1,65.
1) Pourquoi le rayon n'est-il pas dévié au passage air-verre
au point I1 ?
2) Montrer que l'angle de l'incidence lors du passage
verre-air vaut 35°
3) Déterminer les valeurs de l'angle de réfraction pour les
lumières bleue et rouge
4) De la lumière rouge ou de la bleue, laquelle est la plus
déviée ? Le schéma est-il en accord avec la réponse ?
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