Compte rendu de la réfraction de la lumière

Note:

Objectif de l’activité :
Déterminer l’angle de réfraction d’un rayon de lumière partant d’un angle d’incidence quelconque.

Compte rendu :
Hypothèses : 4 hypothèses nous sont proposées, celles de Ptolémée, de Grosseteste, de Kepler et celle de W. Snell et R. Descartes.

Protocole expérimentale: Nous disposons d’une source de lumière, d’un plateau tournant gradué et d’un demi-cylindre en plexiglas. Avec ces objets, nous voulons mesurer l’angle de réfraction pour un angle d’incidence quelconque. Pour cela, nous allons poser le demi-cylindre sur la plaque tournante tel que la surface plate du demi-cylindre se trouve sur l’axe 90pde la plaque tournante (voir image).  Nous choisissons un angle d’incidence quelconque et nous allons mesurer l’angle de réfraction pour vérifier les 4 hypothèses proposées. 

Nous avons relevé les valeurs de r (de réfraction) correspondant à 10 valeurs de i (d’incidence) dans un tableau :

I (degré)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
r (degré)
0
7
14
20
25
31
36
39
42
Observations:
1) D’abord, on voit bien que l’hypothèse 1 est vérifié car, pour i = 0o, r = 0o aussi.

2) Par contre, l’hypothèse 2 est fausse car pour TOUS valeurs trouvés, i ≠ 2r.

3) Pour cette 3ème hypothèse, nous nous sommes servi d’un tableur graphique (Excel) pour faire un graphique. Pour l’ordonnée, on mettra la valeur r et i en abscisse. Nous définissons un angle petit comme un angle de 30o ou moins. Si la ligne qui relie les points forme une ligne droite passant par l’origine, on peut considérer que l’hypothèse est vraie.

En laissant une marge d’erreur dans nos mesures, on peut considérer que cette hypothèse est vraie car on obtient une ligne droite passant par l’origine.

4) On est demandé de vérifier l’équation sin i = k x sin r où k est un nombre constant car on travaille toujours dans un même milieu. Nous allons procéder comme pour la 3ème hypothèse : faire