Exercices réfraction - pontonniers-physique.fr

1 Exercices r fraction Loi de Descartes pour la r fraction : Lorsqu un rayon de lumi re passe d un milieu transparent 1, d indice n1, un milieu transparent 2, d indice n2, l angle d incidence i et l angle de r fraction r sont li s par la relation suivante : n1 . sin i = n2 . sin r I. Passage d un rayon de l air au verre : 1. D finir le ph nom ne de r fraction. Pr ciser quoi est d ce ph nom ne. 2. On consid re un rayon de lumi re qui passe de l air au verre. Il arrive avec un angle d incidence i=25 sur l interface air/verre. On donne : nair=1 et nverre=1,5 a. Dans quel milieu la vitesse de la lumi re est-elle la plus lev e ? b. Quel est le milieu 1 par lequel la lumi re arrive ? Quel est le milieu 2 dans lequel la lumi re est r fract e ? c. Calculer l angle de r fraction r avec lequel le rayon passe dans l air.

2 D. Compl ter le sch ma, sans respecter la valeur de l angle, en indiquant si le rayon s carte ou s loigne de la normale. e. Existe-t-il, dans le cas du passage de l air au verre, un rayon r fract pour tout rayon incident ? Justifier. II. Passage du verre l air : On consid re un rayon de lumi re qui passe du verre l air. Il arrive avec un angle d incidence i=25 sur l interface verre/air. On donne : nair=1 et nverre=1,5 a. Calculer l angle de r fraction r avec lequel le rayon passe dans l air. b. Compl ter le sch ma, sans respecter la valeur de l angle, en indiquant si le rayon s carte ou s loigne de la normale. c. Existe-t-il, dans le cas du passage du verre l air, un rayon r fraction pour tout rayon incident ? Si non, d finir quel est l angle de r fraction maximale rmax possible dans ce cas.

3 Quel est l angle d incidence maximal iL correspondant rmax ? III. Pi ce dans la piscine : Une pi ce de monnaie est au fond d une piscine. Elle constitue une source lumineuse qui envoie des rayons lumineux dans toutes les directions de l espace. 1. Un observateur situ au bord de la piscine comme l indique le sch ma ci-contre peut-il voir la pi ce si la piscine est vide ? Expliquer en compl tant le sch ma. 2. La piscine est maintenant remplie avec de l eau. a. D apr s le sch ma ci-contre, expliquer quel ph nom ne permet l observateur de voir la pi ce, alors qu il est dans la m me position que pr c demment. b. Calculer la valeur de l angle de r fraction r du rayon repr sent sur la figure. c. Dessiner sur le sch ma le seul rayon provenant de S qui n est pas d vi en passant de l air dans l eau.

4 D. Pour l observateur, la pi ce semble tre situ e l endroit o se croisent le rayon r fract et le rayon dessin dans la question pr c dente. L observateur voit-il la pi ce plus pr s ou plus loin ? L indice de r fraction de l air est na=1 ; celui de l eau est ne=1,33. IV. Plongeur : Un homme grenouille dirige la lumi re de sa torche vers la surface de l eau. On s int resse la marche des deux rayons de lumi res extr mes mis par la lampe torche. L un des rayons (appel 1 ) arrive avec un angle i1=30 sur l interface eau-air, l autre (le rayon 2 ) arrive avec un angle i2=60 . 1. Quel est l angle de r fraction rmax maximal possible ? Quel angle d incidence limite iL qui correspond cet angle de r fraction ? 2. Qu arrive-t-il aux rayons 1 et 2 ?

5 (pas de calculs suppl mentaires) i1 i2 i=10 r S S