Exercices PHYSIQUE 534 1. La vitesse de la lumière dans trois

Exercices PHYSIQUE 534
1.
La vitesse de la lumière dans trois milieux est la suivante :
a. 2,25 x 108 m/s
b. 1,24 x 108 m/s
c. 1,95 x 108 m/s
Détermine l’indice de réfraction de chaque milieu et, en consultant le tableau des indices de réfraction,
détermine le milieu en cause dans les trois cas.
2.
La vitesse de la lumière dans un plastique est de 2,0 x 108 m/s. Quel est l’indice de réfraction de ce plastique
?
3.
Sachant que la vitesse de la lumière dans l’air est de 3,00 x 108 m/s, trouve la vitesse de la lumière dans les
milieux suivants :
a. Quartz fondu (nq = 1,46)
c. verre flint (nv = 1,65)
b. Diamant (nd = 2,42)
d. sulfure de carbone (nsc = 1,63)
4.
L’indice de réfraction du verre crown dans la lumière violette est de 1,53, et dans la lumière rouge, de 1,51.
En supposant que la vitesse de la lumière dans le vide soit de 3,00 x 108 m/s, quelles sont les vitesses de la
lumière violette et de la lumière rouge dans le verre crown ?
5.
Détermine, d’après la loi Snell-Descartes, la constante obtenue lorsque l’angle d’incidence et l’angle de
réfraction sont de :
a. 50° et 30°
b. 30° et 18°
c. 60° et 38°
6.
a) Quel est l’indice de réfraction d’un milieu si l’angle d’incidence dans l’air est de 63° et l’angle de réfraction,
de 30°?
b) Quel est l’angle de réfraction d’un milieu si l’angle d’incidence dans l’air est de 48° et l’indice de réfraction
du milieu, de 1,58 ?
c) Quel est l’angle d’incidence d’un milieu si l’angle de réfraction dans l’air est de 40° et l’indice de réfraction
du milieu, de 1,58 ?
7.
Un rayon de lumière passe de l’air à l’eau (ne = 1,33) avec un angle d’incidence de 50°. Quel est l’angle de
réfraction ?
8.
La lumière passe de l’air à l’eau. Si l’angle de réfraction est de 30°, quel est l’angle d’incidence ?
9.
Un rayon de lumière dans l’air frappe un morceau de quartz à un angle d’incidence de 30°. L’angle de
réfraction est de 20°. Quel est l’indice de réfraction du quartz ?
10. Un rayon de lumière dans l’air frappe un diamant (nd = 2,42), tandis qu’un autre, frappe un morceau de
quartz fondu (nq = 1,46) à un angle d’incidence de 40° dans chaque cas. Quelle est la différence entre les
angles de réfraction ?
11. Un rayon lumineux frappe un morceau de polyéthylène (np = 1,50) avec des angles d’incidence de :
a.
0°
b. 30°
c. 60°
Détermine l’angle de réfraction dans chaque cas.
12. Un plongeur sous-marin regarde vers le haut, à la surface de l’eau, et sa ligne de vision forme un angle de 25°
par rapport à la normale à la surface de l’eau. Quel est l’angle d’incidence dans l’air des rayons lumineux qui
atteignent l’œil du plongeur ?
13. Un faisceau de lumière est braqué sur la surface place d’un morceau de quartz fondu. Une partie du faisceau
est réfracté à un angle de 30°. Quel est l’angle de réflexion ?
14. Une pièce de monnaie repose au fond d’une piscine, sous 1,2 m d’eau et à 1,0 m du bord. On dirige le
faisceau d’une lampe de poche sur la pièce. Quel angle, par rapport au mur de la piscine (la normale), doiton donner à la lampe de poche ?
15. Dans les questions suivantes, l’air est le deuxième milieu.
a.
b.
Quel est l’angle critique si l’indice de réfraction du premier milieu est de 1,68 ?
Quel est l’indice de réfraction du premier milieu si l’angle critique est de 40° ?
16. a. L’angle critique du verre dont l’indice de réfraction est de 1,53 est-il supérieur ou inférieur à celui du verre
ayant un indice de réfraction de 1,60 ?
b. Si le milieu dans lequel la lumière passe est l’air, quel est l’angle critique correspondant aux deux types de
verre utilisés à la question précédente ?
17. Depuis l’intérieur d’un aquarium, un rayon de lumière est dirigé vers le verre, de façon à former un angle
d’incidence de 30° dans l’eau.
a. Détermine l’angle de réfraction du rayon émergeant du verre dans l’air.
b. Si l’angle d’incidence dans l’eau est de 52°, à quel angle les rayons émergeront-ils du verre ?
18. Plusieurs liquides transparents sont soigneusement versés, un après l’autre, dans un contenant de verre,
comme il est illustré. Les liquides ne sont pas miscibles, c’est-à-dire qu’ils ne se mélangent pas. Un rayon de
lumière, ayant un angle d’incidence de 10° dans le verre, est dirigé vers le haut, dans les liquides. Quel sera
l’angle de réfraction dans l’air ?
Air (n = 1,00)
Acide oléique (n = 1,43)
Eau (n = 1,33)
Sulfure de carbone (n = 1,46)
Verre (n = 1,50)
Réponses
1. a) 1,33 (eau)
b) 2,42 (diamant)
c) 1,54 (rubis ou cristal)
2.
3. a)
b)
c)
d)
12. 34°
6. a) 1,78
b) 28°
c)
24°
1,5
5. a) 1,53
b) 1,621
c)
1,41
14. 59o
7. 35°
2,05 x 108 m/s
1,24 x 108 m/s
1,82 x 108 m/s
1,84 x 108 m/s
4. 1,96 x 108 m/s
108 m/s
13. 47°
8. 42°
9. 1,46
1,99 x
10. 10.70
11 a) 0°
b) 19°
c) 35°
15. a) 36,5°
b) 1,56
16. a) supérieur
b) 41° et 39°
17. a) 42°
b) non, réflexion totale
interne
18. 15°