Un rayon lumineux arrive sur la surface de l’eau, d’indice 1,33, comme l’indique le document ci-dessous.

L’indice de l’air est pris égal à 1,00.

1)- Déterminer la valeur des angles d’incidence, de réflexion et de réfraction.

2)- Faire un schéma en représentant le rayon réfléchi et le rayon réfracté.

Document :

L’indice de l’air est pris égal à 1,00.

1)- Valeur des angles d’incidence, de réflexion et de réfraction.

-  Angle d’incident i₁ :

-  L'angle d'incidence i₁ est l'angle formé par le rayon incident

et la normale à la surface de séparation entre l’air et l’eau :

-  i₁ = 60 °

-  Angle de réflexion r :

-  L'angle de réflexion r est l'angle formé par le rayon réfléchi

et la normale à la surface de séparation entre l’air et l’eau :

-  L'angle de réflexion r est égal à l'angle d'incidence i₁ :

-  r = i₁ = 60 °

-  Angle de réfraction i₂ :

-  Milieu 1 : l’air avec n₁ = 1,00 et i₁ = 60 °

-  Milieu 2 : l’eau avec n₂ = 1,33 et i₂ = ?

-  Pour déterminer la valeur de l’angle de réfraction, on utilise la loi de la réfraction :

- 

2)- Schéma en représentant le rayon réfléchi et le rayon réfracté.

 Document :

1)- Notations et schéma :

2)- Mesure de i₁ et i₂ à l’aide d’un rapporteur.

-  i₁ ≈ 50,0 ° et i₂ ≈ 30,0 °

3)- Valeur du rapport sin i₁ / sin i₂ :

- 

4)- Donner la relation existant entre sin i₁ et sin i₂.

-  Loi de la réfraction : n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂

5)- Indice de réfraction du milieu 2.

- 

6)- Tracer le rayon réfléchi.

Réfraction limite :

1)- Passage Verre → air :

-  Milieu 1 : Verre n₁ = 1,50 ;

-  Milieu 2 : Air : n₂ = 1,00 

-  En conséquence, le milieu 1 est plus réfringent que le milieu 2.

-  Le rayon réfracté s’écarte de la normale à la surface de séparation des deux milieux.

-  L'angle de réfraction est plus grand que l'angle d'incidence.

-  Si l'on augmente la valeur de l'angle d'incidence i₁, on remarque que lorsque dépasse i₁ une certaine valeur, on n'observe plus de rayon réfracté.

Cet angle est appelé : angle de réfraction limite, noté λ.

Toute la lumière est réfléchie par la surface de séparation verre / air.

C'est le phénomène de réflexion totale.

La réflexion totale se produit lorsque l'angle d'incidence est supérieur à une valeur limite i_l = λ telle que :

- Si i_l = λ  =>  i₂ = 90°

- Loi de la réfraction :

-

- Schéma :

2)- Passage Verre → eau :

-  Milieu 1 : Verre n₁ = 1,50 ;

-  Milieu 2 : Eau : n₂ = 1,33 

-  En conséquence, le milieu 1 est plus réfringent que le milieu 2.

-  Le rayon réfracté s’écarte de la normale à la surface de séparation des deux milieux.

-  L'angle de réfraction est plus grand que l'angle d'incidence.

-  Si l'on augmente la valeur de l'angle d'incidence i₁, On remarque que lorsque dépasse i₁ une certaine valeur,

-  On n'observe plus de rayon réfracté. Cet angle est appelé : angle de réfraction limite, noté λ.

- Toute la lumière est réfléchie par la surface de séparation verre / eau. C'est le phénomène de réflexion totale.

- La réflexion totale se produit lorsque l'angle d'incidence est supérieur à une valeur limite i_l = λ telle que :

- Si i_l = λ  =>  i₂ = 90°

- Loi de la réfraction :

-

-  Schéma :

Document :

Cliquer sur l'image pour l'agrandir

1)- Passage Air → Silice :

-  Milieu 1 : Air n₁ = 1,0 ;

-  Milieu 2 : Silice : n₂ = 1,6 

-  Valeur de i₂ :

-   i₂ = 90° – 60°

-   i₂ = 30°

-  Valeur de i₁

- Loi de la réfraction :

-

2)- Tracer du rayon lumineux :

-  Passage Silice → air :

-  Milieu 1 : Silice n₁ = 1,6 ;

-  Milieu 2 : Air : n₂ = 1,0 

-  En conséquence, le milieu 1 est plus réfringent que le milieu 2.

-  Le rayon réfracté s’écarte de la normale à la surface de séparation des deux milieux.

-  L'angle de réfraction est plus grand que l'angle d'incidence.

-  La réflexion totale se produit lorsque l'angle d'incidence est supérieur à une valeur limite i_l = λ telle que :

- Si i_l = λ  =>  i₂ = 90°

- Loi de la réfraction :

-

-  Or i₁ = 60° > λ ≈ 39°

-  Il y a des réflexions totales successives à l’intérieur de la fibre optique.

-   Schéma :

Cliquer sur l'image pour l'agrandir

Cliquer sur l'image pour l'agrandir

Animation CabriJava

Réflexion sur un miroir plan.

Document :

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

1)- Symétrique S’de S par rapport au plan du miroir :

- Construction :

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

2)- Rayon réfléchi :

-  Loi de la réflexion : i = r

 Cliquer sur l'image pour l'agrandir

-  Comme l’angle (S’IN’) = r.

- Le rayon IR est le prolongement de S’I.