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3 Réfraction de la lumière

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Chapitre 3: Réfraction de la lumière
1. Expérience 1 : tour de magie avec une pièce de monnaie
a) Disposition Autour d'une petite boîte contenant une pièce de 1 € de nombreux observateurs se placent tel que le bord de la boîte leur cache tout juste la pièce. (Un tout petit déplacement de la tête suffirait pour voir la pièce !)

b) Déroulement Pendant que les observateurs maintiennent leur tête immobile on verse de l'eau dans la boîte.

c) Observation Bien que ni la pièce ni les têtes n'aient bougé la pièce est devenue visible pour tous les observateurs.

d) Explication Tout point-objet de la pièce émet des rayons lumineux dans toutes les directions. Lorsqu'il n'y a pas d'eau, aucun de ces rayons n'aboutit à l'œil.

En présence d’eau, les rayons lumineux émis par la pièce traversent la surface de séparation entre l'eau et l'air. Ces rayons subissent alors un brusque changement de direction : la lumière est réfractée ! Ce phénomène s'appelle la réfraction de la lumière.

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Lorsqu'il y a de l'eau, des rayons émis par la pièce et ayant subi la réfraction passent sans problème dans l'œil.

2. Expérience 2 : source lumineuse sous l’eau
Une source lumineuse placée sous l’eau émet de minces faisceaux de lumière dans des directions différentes.

Observations 1. La lumière subit la réfraction en sortant de l’eau. 2. La surface de séparation eau/air réfléchit également une partie de la lumière. 3. Un faisceau de lumière très oblique par rapport à la surface de séparation eau/air n’arrive pas à sortir de l’eau : il est totalement réfléchi.

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3. Expérience 3 : lumière passant de l'air dans le plexiglas
a) Dispositif expérimental Sur un disque vertical muni d’une graduation d’angle on dispose, en son centre, un demidisque en plexiglas. On dirige un faisceau laser tangentiellement au plan du disque vers le centre de