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QCM N° 03 a |
Réfraction et dispersion dans l'atmosphère |
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Réfraction de la lumière et dispersion dans
l’atmosphère: Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s) |
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Énoncé |
A |
B |
C |
R |
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1 |
Lors d’une réfraction, la lumière change : |
De couleur. |
De direction de
propagation. |
De milieu de
propagation. |
BC |
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2 |
Le phénomène de réfraction peut se produire si : |
Les milieux traversés sont transparents et ont des indices de réfraction égaux. |
Les milieux traversés sont transparents et ont des indices de réfraction différents. |
L’angle d’incidence est nul. |
B |
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3 |
On représente ci-dessous une réfraction.
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Le rayon incident se propage dans l’eau. |
La droite en pointillés est la droite d’incidence. |
i2 est l’angle de réfraction, i1 est l’angle
d’incidence. |
AC |
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4 |
Dans la situation précédente, si l’angle de réfraction mesure 58 ° : |
La mesure de l’angle d’incidence est 73 °. |
La mesure de l’angle d’incidence est 0,96 °. |
La mesure de l’angle d’incidence est 49 °. |
A |
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5 |
Dans la situation précédente, si on remplace l’eau par de l’air, d’indice de réfraction égal à 1,00 : |
L’angle de réfraction est plus grand que précédemment. |
L’angle de réfraction n’est pas modifié. |
L’angle de réfraction est plus petit que précédemment. |
C |
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6 |
Un milieu est dit dispersif lorsqu’il : |
Absorbe les différentes radiations d’un faisceau lumineux. |
Sépare les différentes radiations d’un faisceau lumineux. |
Réfléchit les différentes radiations d’un faisceau lumineux. |
B |
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7 |
Un prisme disperse la lumière blanche car son indice de réfraction
dépend de : |
La longueur d’onde des radiations qui le traversent. |
L’angle d’incidence. |
Sa forme géométrique. |
A |
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8 |
La lumière qui nous parvient d’une étoile s’est propagée dans le vide avant de pénétrer dans l’atmosphère terrestre, dont l’indice de réfraction varie avec l’altitude. |
Cette lumière se propage en ligne droite jusqu’à l’observateur. |
Cette lumière se propage en ligne droite dans le vide. |
Cette lumière est réfractée par l’atmosphère terrestre. |
BC |
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9 |
Lorsque la lumière traverse l’atmosphère terrestre, divers phénomènes peuvent se produire. |
La lumière peut être réfractée lorsqu’elle traverse les diverses couches de l’atmosphère. |
La lumière peut être dispersée. |
Certaines radiations de la lumière peuvent être absorbées. |
ABC |
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10 |
L’indice de réfraction d’un milieu transparent et homogène est : |
Égal au rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans le milieu transparent homogène |
Un nombre sans unité inférieur ou égal à 1 |
Un nombre sans unité supérieur ou égal à 1 |
C |
► Réfraction :
-
On appelle réfraction de la
lumière le changement de direction que la lumière subit à la
traversée de la surface de séparation entre deux milieux
transparents.
►
Deuxième loi de Descartes.
-
L’angle de réfraction i
2
est généralement différent de l’angle d’incidence i1.
-
Lorsque l’on trace sin
i1
= f (sin
i2), la courbe obtenue est une droite qui
passe par l’origine.
-
En conséquence :
-
sin
i1
=
k
sin i2
-
Ceci constitue la deuxième loi de
Descartes.
-
La deuxième loi de Descartes
s’écrit : n1
.
sin
i1
=
n2
.
sin i2
(1).
►
Valeur de l’angle de réfraction
pour la réfraction eau-verre
-
On utilise la loi de
Snell-Descartes :
-
►
Valeur de l’angle de réfraction
pour la réfraction air-verre
-
-
Si on remplace l’eau par de
l’air, l’angle de réfraction est plus petit. L’écart entre les
deux indices de réfraction est plus grand.
►
Indice de réfraction :
-
Pour une radiation donnée, un
milieu transparent homogène est caractérisé par un indice de
réfraction n.
-
Relation :
-
Remarque : comme
c ≥ v alors n
≥ 1
►
Cas du prisme :
-
Lorsqu’une lumière arrive sur un
prisme, elle subit deux réfractions : une sur la face d’entrée
et une sur la face de sortie.
-
Le trajet d’une radiation dépend
de l’indice du prisme car l’angle d’incidence est le même pour
les différentes radiations qui constituent la lumière blanche.
-
Le trajet d’une lumière dans le
prisme dépend de sa couleur. Or ce trajet dépend de l’indice du
prisme.
-
En conséquence, l’indice de
réfraction du
prisme dépend de la longueur d’onde dans le vide de la radiation
qui le traverse.
-
L’indice de réfraction d’un
milieu transparent dépend de la longueur d’onde (dans le vide)
de la radiation qui s’y propage.
►
Lumière et atmosphère :
-
La réfraction de la lumière dans
l'atmosphère donne du Soleil une image aplatie lorsqu'il est
proche de l'horizon.
-
À cause de la réfraction, le
Soleil, la Lune ou les étoiles peuvent être visibles au-dessus
de l'horizon alors qu'en réalité ils sont déjà couchés ou pas
encore levés.
-
L’absorption de la lumière
provenant du Soleil et des étoiles est une autre propriété
importante de l'atmosphère.
-
Différentes molécules absorbent
différentes longueurs d'onde de radiations.
-
Ainsi, les molécules d’eau
absorbent la plupart des longueurs d'onde au-dessus de 700 nm,
mais cela dépend de la quantité de vapeur d'eau dans
l'atmosphère.
-
L’atmosphère terrestre est une
limite aux observations dans l’infrarouge.
-
La vapeur d’eau est le principal
agent bloquant.
-
Elle absorbe la lumière
infrarouge venue des astres et la rediffuse dans l’atmosphère.
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