DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES

I- Un rayon laser monochromatique arrive avec un angle de 30° à la surface de l’eau.
L’indice de réfraction de l’air est égal à 1 et celui de l’eau à 1,33.
1. Reproduire le schéma et dessiner le rayon réfléchi.
2. Calculer l’angle de réfraction i2.
3. Déterminer la célérité de la lumière dans l’air cair et dans l’eau ceau.
Donnée : célérité de la lumière dans le vide : c0 = 340 m/s

II- On considère un rayon lumineux incident dans du plexiglas.
L’indice de réfraction de plexiglas est de 1,5.
1. Expliquer ce qu’est la réflexion totale.
2. Calculer l’angle d’incidence limite  pour lequel il y a réflexion totale.

III- Un rayon lumineux arrive sur une vitre en verre d’indice n = 1,5 et d’épaisseur e = 5 mm. L'angle d'incidence du rayon est i = 30°.
1. Calculer l'angle de réfraction du rayon dans le verre puis tracer ce rayon.
2. Déterminer l'angle d'incidence de ce rayon sur la face de sortie verre/air.
3. Avec quel angle de réfraction le rayon émerge t il de la vitre ? Tracer ce rayon émergent.
4. Comparer la direction du rayon qui arrive sur la vitre et la direction de celui qui en sort. Cela dépend-il de la valeur de l'indice n ? Correction du devoir de sciences physiques

I- Rayon laser monochromatique
1. angle d'incidence = angle de réflexion = 30°
2. Relation de Snell-Descartes : nair * sin 30 = n eau * sin i2 sin i2 = 11,33 * sin 30° sin i2 = 11,33 * 12 i2 = 22,1 °
3. L’indice de réfraction est le rapport de la célérité de la lumière dans le vide par la célérité de la lumière dans le milieu considéré. nX = c0cX Dans l’air, la célérité de la lumière est égale à celle dans le vide, comme nair = 1 . cair = 340 m/s Dans l’eau : neau = c0ceau d’où ceau = c0neau soit ceau = 3401,33 ceau * 256 m/s

II- Réfraction totale
Lors du passage de l'air dans le verre, le rayon réfracté existe toujours. Par contre lors du passage du verre dans l'air il existe un angle limite d'incidence au delà