Légende : facile, moyennement difficile, difficile. Réfraction 1. Complétez les phrases suivantes : On définit la réfraction comme le changement de subit par la lumière lorsqu elle passe d un milieu à un autre milieu. Un rayon lumineux de la normale en entrant dans un milieu transparent plus dense. Plus un objet transparent est dense, plus il est. Le changement de direction que subit un rayon lumineux peut s expliquer par une diminution de sa de propagation. 2. Un enfant s amuse à tirer dans l eau avec une carabine à plomb. À un moment donné, il aperçoit un poisson nageant à faible profondeur sur le bord d un étang. S il veut tirer le poisson, doit-il tirer plus haut ou plus bas que sa cible? Expliquez votre réponse et faites un schéma.
3. On place une plaque de verre dans un bécher contenant une solution inconnue A et une autre plaque identique dans un deuxième bécher ayant une solution inconnue B. Laquelle des solutions (A ou B) possède le plus grand indice de réfraction? 4. Tu diriges le faisceau lumineux d une lampe de poche vers une fenêtre. Est-ce que toute la lumière passe à travers cette fenêtre? Explique ta réponse. Indice de réfraction 5. Qu est-ce que l indice de réfraction? 6. Que signifie l indice de réfraction absolu? 7. Que veut-on affirmer lorsqu on dit que le zircon possède un indice de réfraction de 1,9? 8. Complète les énoncés : Peu importe la situation, le milieu où la lumière fait l angle le plus petit avec la droite normale est le milieu le réfringent, donc le milieu où l indice de réfraction est le plus.
9. Sachant que la lumière se déplace à 300 000 km/s dans le vide, trouve sa vitesse lorsqu elle se déplace dans le verre (1,52 = n), dans l eau et dans le diamant. 10. L indice relatif de réfraction de la lumière passant de l eau au verre est de 1,13. Que signifie ce chiffre? 11. Est-il possible d avoir un indice de réfraction relatif inférieur à un? Expliquez votre réponse. 12. Un rayon passe d un milieu A (n = 1,54) vers un milieu B (n = 1,23). a) Quel est le milieu le plus réfringent? Pourquoi? b) En réfractant, ce rayon va-t-il se rapprocher ou s éloigner de la droite normale? Pourquoi? Loi de Snell-Descartes 13. Trouvez l indice de réfraction du liquide inconnu suivant : 14. Si un rayon incident de 40 issu de l air frappe la surface d un diamant (n = 2,42), quel sera l angle de réfraction de ce rayon?
15. Un zircon possède un indice de réfraction de 1,9. Si un rayon de 30 d incidence issu de l air frappe cette substance, quel sera l angle de réfraction? 16. On fabrique des lunettes avec du verre dont l indice de réfraction est de 1,46. Si un rayon d incidence de 30 frappe le verre, quel sera l angle du rayon réfracté? 17. Trouvez l indice de réfraction d une substance inconnue sachant qu un rayon incident issu de l air fait un angle de 47 avec la normale et 32,5 lorsqu il est réfracté. 18. On observe que l angle de réfraction d un pinceau lumineux réfracté par l eau est exactement 30. Si l indice de réfraction de l eau est de 1,33, quel est l angle d incidence? 19. Un pêcheur dirige un faisceau lumineux à 60 d incidence sur la surface d un lac. Quelle sera la réfraction du faisceau?
20. Calculez les angles de réfraction et dessinez le parcours d un rayon lumineux traversant un bassin contenant quatre substances transparentes. De plus, le fond du bassin est recouvert d une surface réfléchissante servant de miroir. 21. Calculez l indice relatif d un rayon lumineux lorsqu il passe de l alcool éthylique au benzène sachant que l indice absolu de l alcool est de 1,36 et celui du benzène est de 1,50. Réflexion totale interne 22. Définissez dans vos mots ce qu et la réflexion totale interne. 23. Qu est-ce que l angle critique? 24. Dans une réflexion totale interne, le rayon incident se trouve toujours dans un milieu (plus/moins) réfringent que le rayon réfracté.
25. Trouvez l indice de réfraction minimal que doit avoir un prisme rectangulaire accolé à un prisme de verre triangulaire (n = 1,5) pour qu un rayon pénétrant perpendiculairement à la plus petite face du prisme triangulaire subisse à peine une réflexion totale interne. 26. Quel est l angle critique dans un liquide inconnu lorsqu un rayon issu de l air frappe la surface de ce liquide sous un angle d incidence de 35? L angle de réfraction est de 23,3. 27. Tracez la marche du rayon lumineux suivant dans le prisme sachant qu il possède un indice de réfraction de 1,5 et que le milieu environnant est de l air.
28. Un rayon incident est issu d un milieu ayant un indice de réfraction de 1,65. Ce rayon fait un angle de 55 avec la normale. Ce rayon sera-t-il transmis dans la glace (n = 1,31)? Justifie ta réponse. 29. Quel est l angle critique lorsque la lumière passe du zircon (n=1,90) dans l eau? Dispersion 30. Complétez les phrases suivantes : La lumière blanche est composée de plusieurs. La bande de couleurs que l on peut observer lorsqu un faisceau de lumière blanche traverse un prisme se nomme. Lors de la décomposition de la lumière blanche par un prisme, la lumière est la plus déviée et la couleur est la moins déviée. 31. Un faisceau de lumière composé de plusieurs couleurs se nomme lumière. Lors de la décomposition de la lumière blanche par un prisme, on peut observer que le violet est dévié que le rouge. 32. De quelle couleur se présentera un objet s il absorbe le rouge, l orangé, le jaune, le bleu, l indigo et le violet? 33. Expliquez pourquoi on peut voir plusieurs couleurs scintiller lorsqu on regarde une pierre précieuse comme le diamant.