Miroir et prisme

Pages: 5 (1214 mots) Publié le: 18 mars 2013
MIROIR ET PRISME

Par
Maxime Genilloud
et
Luca Favaretto
Le 29.10.2012

Table des matières
Manque vraie introduction
1. Bases théoriques

2. Description de l’expérience

3. Exécution des travaux(Attention valeurs pas = ~ xy mais = xy +/-tolérance

4. Conclusion

5. Littérature utilisée

Bases Théoriques

Miroir sphérique

Un miroir sphérique est une surfacepolie, réfléchissante et shpérique avec le rayon r. La grandeur caractéristique d’un miroir sphérique est la distance focale f.
r=2f
1f= 1a+1b
Avec :
r rayon du miroir[m]
f distance focale[m]
a distance de l’objet[m]
b distance de l’image[m]
La réflexion et la réfraction

Le rayon lumineux tombe sur l’interface entre les milieux 1 et 2. Une partie du rayon sera réfléchie (rayon r)et l’autre partie sera réfractée (rayon t) :
αi= αr
n1sinαi= n2sinαt
sinαk= n1n2

avec
αi angle d’incidence [-]
αr angle d’émergence [-]
αt angle de réfraction [-]
αk angle critique [-]
ni indice de réfraction, i = 1; 2 [-]

Prisme

Considérons un rayon lumineux qui pénètre dans le prisme à la position I1 et qui en ressort à la position I2, à condition de ne pas avoir subi deréflexion totale. L’angle entre le rayon émergent et le rayon incident est appelé angle de déviation δ :

1 sommet du prisme
2 rayon incident
3 rayon réfracté
α1 angle d’incidence [-]
β1 angle d’émergence [-]
ε angle au sommet [-]
δ angle de déviation [-]
w bissectrice de ε

L’angle de déviation peut être exprime en fonction de l’angle d’incidence :

δα1= α1- ε+arcsin(sinεnpn2-sin2α1-cosε sinα1

Pour un seul angle d’incidence la déviation est minimale. Dans ce cas, le trajet de la lumière à l’intérieur du prisme est normale à la bissectrice w. La déviation prend la valeur minimale δmin qui a été calculée par Fraunhofer :

npn= sinδmin+ε2sinε2

Description de l’expérience

Le but de ces expériences était de mesurer expérimentalement les lois de la réflexionainsi que de la réfraction. Ceci afin de vérifier les bases théoriques que nous avons eues jusqu’à maintenant.
Matériel

* 1 banc optique
* 1 source laser (L)
* 1 source lumineuse avec diaphragme (Q)
* 1 miroir sphérique (S)
* 1 table tournante (T)
* 1 miroir plan (M)
* 1 demi-disque en plexiglas
* 1 prisme
Ce matériel était déjà prêt dès notre arrivée dans lasalle de laboratoire.
Exécution des travaux

Loi de la réflexion

Pour cette expérience, nous avons mesuré les angles de réflexion du miroir plan (M) en modifiant l’angle de la table tournante (T) en utilisant la source laser (L).
Puis, nous avons déterminé la distance focale du miroir sphérique (S) en utilisant dans un premier temps la source lumineuse (Q) puis la source laser (L).
Nous avonspour terminer déterminé le rayon (r) du miroir sphérique (S) par calcul, en fonction des distances objet-miroir et image-miroir, respectivement a et b.
Voici un tableau regroupant les mesures des angles incidents et des angles réfléchis :
Angle αi | 10 | 20 | 30 | 45 | 60 | 80 |
Angle αr | 10 | 20 | 30 | 45 | 60 | 80 |

Avec : αi = Angle incident
αr = Angle réfléchi
La loi de laréflexion est donc vérifiée dans son intégralité. (αr = αi )
Nous utilisons maintenant le miroir sphérique (S) afin de déterminer sa distance focale. Dans un premier temps, nous avons utilisé la source lumineuse (Q) à l’aide d’un diaphragme à moitié opaque. La réflexion du miroir revenant sur cette partie opaque, nous avons cherché sa netteté qui signifie sa distance focale.
Mesure : env. 8.5 cm àl’aide d’un ruban métrique
Même exercice à l’aide de la source laser (L) où l’on cherche cette fois-ci à établir un point sur un écran se trouvant à la même distance que la source.
Mesure : env. 8.5 cm à l’aide d’un ruban métrique
Nous avons pour terminer déterminé le rayon (r) du miroir sphérique (S) par calcul, en fonction des distances objet-miroir et image-miroir, respectivement a et b....
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