Séquence sur la réfraction. (Seconde)

Transcription

1 Séquence sur la réfraction (Seconde)

2 Deuxième séance : Exploitation du TP sur la réfraction

3 Si on allume le laser, quelle pierre va être éclairée?

4 Exercice d application sur la réfraction de la lumière

5 Si on allume le laser, quelle pierre va être éclairée? (cocher la bonne réponse) a) La pierre 1 car le faisceau laser est réfléchi en entrant dans l eau. b) La pierre 2 car le faisceau laser est dévié en entrant dans l eau. c) La pierre 3 car le faisceau laser va en ligne droite. d) Deux des trois pierres car le faisceau laser se divise en entrant dans l eau. e) Les trois pierres car le faisceau laser s élargit en entrant dans l eau. f) Aucune des trois pierres car la lumière du faisceau laser est absorbée par l eau. g) Autre réponse : h) Je ne sais pas Version 2

6 Exercice sur la réfraction de la lumière 1. Donner la formule entre l angle incident du faisceau laser i 1, l angle réfracté du faisceau laser i 2, l indice de réfraction de l air n air et l indice de réfraction de l eau n eau. 1. Marquer l angle incident du faisceau laser i 1 sur le schéma ci-dessus puis le mesurer. 1. Calculer l angle réfracté du faisceau laser i Tracer le faisceau laser réfracté. 3. La pierre 2 est-elle éclairée? Données : n air = 1,0 ; n eau = 1,3

7 Synthèse de la correction de l exercice 1. La formule entre l angle incident du faisceau laser i 1, l angle réfracté du faisceau laser i 2, l indice de réfraction de l air n air et l indice de réfraction de l eau n eau est : n air sin i 1 = n eau sin i D après le schéma, l angle i 1 (qui correspond à l angle entre le faisceau incident et la normale à la surface de séparation air-eau) est égal à L angle réfracté du faisceau laser i 2 vaut donc : i 2 = sin -1 ( ). Donc i 2 = Schéma. 5. D après le schéma, la pierre 2 est éclairée.

8 1- Un Inuit observe un poisson en se plaçant au bord d un lac et souhaite le harponner. Pour cela, il vise le poisson avec son harpon. La situation est modélisée de la façon suivante : L Inuit va-t-il toucher le poisson avec son harpon? a) OUI b) NON c) Je ne sais pas

9 2- On s intéresse au faisceau lumineux ayant permis à l Inuit de voir le poisson. 1- Quel est le trajet de ce rayon lumineux? a) Inuit poisson b) Poisson Inuit c) Un autre trajet : d) Je ne sais pas

10 3- Modélisation de la situation : Version 1

11 4- Pour expliquer pourquoi l Inuit a raté le poisson, trois élèves ont modélisé la situation représentant l œil de l Inuit, le poisson, le rayon lumineux permettant à l Inuit de voir le poisson et le harpon. Avec qui êtesvous d accord? Version 2

12 4- JE SUIS D ACCORD : a) avec Jérôme : b) avec Safia : a) c) avec Claire : b) d) Aucune modélisation ne me convient. e) Je ne sais pas Version 2

13 5- Tous les Inuits ne meurent pas de faim. Comment font-ils pour harponner le poisson? a) Les Inuits pêchent avec une calculatrice dans les poches. Lorsqu ils voient un poisson, il font des calculs pour savoir où lancer leur harpon. b) Lorsqu un Inuit voit un poisson, il appelle tous les autres pêcheurs et tous lancent leur harpon en même temps. Comme cela, il y a au moins un harpon qui touche le poisson. c) Les Inuits se placent exactement au-dessus du poisson. Ils peuvent comme cela le viser directement sans être gênés par la réfraction de la lumière.

14 2- Un Inuit observe un poisson en se plaçant au bord d un lac et souhaite le harponner. Pour cela, il vise le poisson avec son harpon. La situation est modélisée de la façon suivante : L Inuit va-t-il toucher le poisson avec son harpon? a) OUI b) NON c) Je ne sais pas

15 On s intéresse au faisceau lumineux ayant permis à l Inuit de voir le poisson. Quel est le trajet de ce rayon lumineux? a) Inuit poisson b) Poisson Inuit c) Un autre trajet : d) Je ne sais pas Les rayons lumineux se propagent de l objet éclairé vers l œil et pas l inverse

16 Modélisation de la situation : Le faisceau lumineux diffusé par le poison est dévié à la surface de séparation entre l eau et l air à cause du phénomène de réfraction.

17 JE SUIS D ACCORD : a) avec Jérôme : b) avec Safia : a) c) avec Claire : b) d) Aucune modélisation ne me convient. e) Je ne sais pas Version 2

18 3- Modélisation de la situation : Si l Inuit vise le poisson avec son harpon, il met son harpon dans la direction du faisceau réfracté : Le harpon rate le poisson!

19 Tous les Inuits ne meurent pas de faim. Comment font-ils pour harponner le poisson? a) Les Inuits pêchent avec une calculatrice dans les poches. Lorsqu ils voient un poisson, il font des calculs pour savoir où lancer leur harpon. b) Lorsqu un Inuit voit un poisson, il appelle tous les autres pêcheurs et tous lancent leur harpon en même temps. Comme cela, il y a au moins un harpon qui touche le poisson. c) Les Inuits se placent exactement au-dessus du poisson. Ils peuvent comme cela le viser directement sans être gênés par la réfraction de la lumière.

20 Les Inuits se placent exactement au-dessus du poisson. Ils peuvent comme cela le viser directement sans être gênés par la réfraction de la lumière.

21 Les Inuits se placent exactement au-dessus du poisson. Ils peuvent comme cela le viser directement sans être gênés par la réfraction de la lumière.

22 On considère un prisme dont la section est un triangle équilatéral ABC. Il est fabriqué dans un verre de type flint. Un rayon lumineux correspondant à une radiation de longueur d'onde λ. R =700 nm arrive au point d'incidence I sur la face AB. On suppose que le rayon réfracté en I est parallèle à la base BC ; il arrive sur la face AC en un point noté J R. Pour cette longueur d'onde, l'indice du flint est égal à 1,609.

23 A. Réfraction de la lumière rouge 1. Calculer l'angle de réfraction en I. 2. En déduire l'angle d'incidence en I. 3. Calculer l'angle d'incidence et l'angle de réfraction en J R. 4. Tracer le rayon incident arrivant en I, puis le rayon réfracté en J R.

24 B. Composition de la lumière blanche Le rayon précédent de longueur d'onde λ, R fait partie d'un faisceau très étroit de lumière blanche, incident en I sur la face AB du prisme. 5. Quelle est la valeur de l'angle d'incidence en I pour les différentes radiations qui composent cette lumière blanche?

25 C. Réfraction de la lumière violette Parmi les rayons arrivant au point I, on considère celui associé à la radiation violette, dont la longueur d'onde est λ, v =400 nm. II se réfracte en I et arrive sur la face AC au point noté J v. Pour cette longueur d'onde, l'indice du flint est égal à 1, Calculer l'angle de réfraction en I. 7. En considérant le triangle AIJ v, calculer l'angle d'incidence au point J v. 8. En déduire l'angle de réfraction en J v.

26 D. Dispersion de la lumière blanche 9. Parmi les deux rayons étudiés, lequel est le plus dévié par le prisme? 10. Décrire en conclusion le faisceau lumineux qui émerge du prisme.