Chapitre 5 - Réfraction de la lumière
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Questions and Answers

Quelle est la relation entre l'indice de réfraction d'un milieu, la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans ce milieu ?

  • n = c - v
  • n = c/v (correct)
  • n = v/c
  • n = c + v

    • Quel est l'indice de réfraction du plexiglas ?

  • 2,42
  • 1,50 (correct)
  • 1
  • 1,33

    • Comment s'appelle la relation qui exprime la deuxième loi de Descartes ?

  • Loi de l'angle d'incidence
  • Loi de la réflexion
  • Loi de la réfraction
  • Loi de Snell-Descartes (correct)

    • Quelle est la valeur de l'indice de réfraction du vide ?

    <p>1 (A)</p> Signup and view all the answers

    Laquelle des affirmations suivantes est vraie concernant l'indice de réfraction ?

    <p>L'indice de réfraction est une grandeur sans unité. (B)</p> Signup and view all the answers

    Si un rayon lumineux passe de l'air à l'eau, quelle est la relation entre l'angle d'incidence i1 et l'angle de réfraction i2 ?

    <p>i1 &gt; i2 (B)</p> Signup and view all the answers

    Que signifie la première loi de Descartes ?

    <p>Le rayon réfracté est dans le plan formé par le rayon incident et la normale à la surface de séparation. (C)</p> Signup and view all the answers

    Lorsqu'un rayon lumineux passe d'un milieu plus réfringent vers un milieu moins réfringent, quel est son comportement ?

    <p>Le rayon lumineux s'éloigne de la normale à la surface de séparation. (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel phénomène permet d'expliquer pourquoi une cuillère immergée dans un verre d'eau semble cassée ?

    <p>Réfraction (B)</p> Signup and view all the answers

    Que représente l'angle $i_2$ dans le contexte de la réfraction ?

    <p>L'angle entre le rayon réfracté et la normale (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nom du point où le rayon incident rencontre la surface de séparation entre deux milieux transparents ?

    <p>Point d'incidence (B)</p> Signup and view all the answers

    En quoi consiste le phénomène de propagation rectiligne de la lumière ?

    <p>La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nom du plan défini par le rayon incident et la normale au dioptre ?

    <p>Plan d'incidence (A)</p> Signup and view all the answers

    Qu'arrive-t-il à un rayon lumineux qui est perpendiculaire à la surface de séparation de deux milieux transparents ?

    <p>Il ne change pas de direction (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nom du phénomène qui provoque l'apparence « cassée » d'une cuillère plongée dans un verre d'eau ?

    <p>Réfraction (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le nom de la surface qui sépare deux milieux transparents différents ?

    <p>Dioptre (A)</p> Signup and view all the answers

    Dans quel milieu la lumire se propage-t-elle plus vite ?

    <p>Air (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la valeur maximale possible pour le sinus d'un angle ?

    <p>1 (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la relation entre l'angle d'incidence et l'angle de rflexion ?

    <p>Ils sont gaux (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel phnomne est mis en vidence par la deuxime exprience de Newton ?

    <p>La dispersion de la lumire (A)</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi la lumire bleue et la lumire rouge sont-elles rfractes diffremment ?

    <p>La lumire bleue a une longueur d'onde plus courte que la lumire rouge. (A)</p> Signup and view all the answers

    Dans quelle direction ressort la lumire lorsqu'elle traverse un paralllpipde ?

    <p>Dans la mme direction que la lumire incidente (D)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale raison pour laquelle Newton a men ses expriences sur la lumire ?

    <p>Pour expliquer les phnomnes colors observs dans la nature (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rle du prisme dans l'exprience de Newton ?

    <p>De dcomposer la lumire (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le phénomène qui permet de voir un arc-en-ciel ?

    <p>La dispersion de la lumière (A)</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce qui caractérise la lumière monochromatique ?

    <p>Elle est constituée d'une seule couleur. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la longueur d'onde de la lumière rouge émise par un laser mentionnée dans le texte ?

    <p>632,8 nm (B)</p> Signup and view all the answers

    Dans quelle plage de longueurs d'onde se situe le domaine du visible pour l'œil humain ?

    <p>400 à 700 nm (B)</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi la lumière blanche est-elle décrite comme polychromatique ?

    <p>Elle est composée de toutes les couleurs visibles. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'effet des gouttes d'eau sur la lumière du soleil ?

    <p>Elle décompose la lumière en un éventail de couleurs. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle affirmation est correcte au sujet des radiations invisibles ?

    <p>Elles ne font pas partie du spectre de la lumière blanche. (A)</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que l'« experimentum crucis » dans le contexte de la lumière?

    <p>Une expérience clé démontrant la constance de la couleur (C)</p> Signup and view all the answers

    Comment est définie une radiation monochromatique ?

    <p>Elle est unique en longueur d'onde dans le vide. (B)</p> Signup and view all the answers

    Que peut-on observer lors de la première expérience réalisée par Newton?

    <p>Une série de couleurs différentes sur un écran (A)</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi le rayon d'une seule longueur d'onde ne subit-il pas de dispersion?

    <p>Parce qu'il n'est pas décomposé en couleurs (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel phénomène explique la différence d'indice de réfraction pour les différentes couleurs?

    <p>La dispersion de la lumière (D)</p> Signup and view all the answers

    Comment Newton a-t-il interprété les résultats de ses expériences sur la lumière?

    <p>La lumière blanche est un mélange de rayons colorés (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel effet la lumière blanche subit-elle lorsqu'elle passe à travers un prisme?

    <p>Elle se disperse (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle propriété des couleurs a été mise en avant par Newton?

    <p>Elles correspondent à des indices de réfraction différents (B)</p> Signup and view all the answers

    Quelle était la limite dans l'expérience de Newton concernant la couleur?

    <p>Il ne pouvait pas expliquer la cause des couleurs (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'angle d'incidence du faisceau rouge sur le deuxième dioptre (verre/air) ?

    <p>r1r (D)</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que la seconde loi de Descartes nous apprend sur la réfraction de la lumière ?

    <p>Le produit de l'indice de réfraction du premier milieu par le sinus de l'angle d'incidence est égal au produit de l'indice de réfraction du second milieu par le sinus de l'angle de réfraction. (A)</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi l'indice de réfraction du verre est-il différent pour le faisceau rouge et le faisceau bleu ?

    <p>Parce que la vitesse de la lumière est différente dans le verre pour les deux couleurs. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel est l’angle d’incidence du faisceau bleu sur le premier dioptre (air/verre) ?

    <p>i1b (C)</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi le prisme décompose-t-il la lumière blanche en différentes couleurs ?

    <p>Parce que la lumière blanche est un mélange de couleurs qui se réfractent différemment. (C)</p> Signup and view all the answers

    Si l'angle d'incidence est le même pour les faisceaux rouge et bleu, pourquoi les angles de réfraction sont-ils différents ?

    <p>Toutes les réponses ci-dessus sont correctes. (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle du prisme dans la décomposition de la lumière blanche ?

    <p>Le prisme dévie les couleurs de la lumière blanche de manière différente. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'angle de réfraction du faisceau rouge sur le premier dioptre (air/verre) ?

    <p>r1r (C)</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Réfraction de la lumière

    Changement de direction d'un rayon lumineux en traversant deux milieux transparents différents.

    Dioptre

    Surface qui sépare deux milieux transparents différents.

    Rayon incident

    Rayon lumineux se propageant dans le premier milieu avant de frapper le dioptre.

    Angle d'incidence

    Angle entre le rayon incident et la normale au dioptre.

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    Rayon réfracté

    Rayon lumineux se propageant dans le deuxième milieu après avoir traversé le dioptre.

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    Angle de réfraction

    Angle entre le rayon réfracté et la normale au dioptre.

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    Normale

    Ligne imaginaire perpendiculaire au dioptre au point d'incidence.

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    Plan d'incidence

    Plan défini par le rayon incident et la normale au dioptre.

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    Deuxième loi de Descartes

    n1.sin(i1) = n2.sin(i2) relie les indices de réfraction et les angles d'incidence/réfraction.

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    Indice de réfraction de l'air

    L'indice de réfraction de l'air (n1) est égal à 1.

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    Indice de réfraction du plexiglas

    L'indice de réfraction du plexiglas (n2) est de 1,50.

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    Cas impossible

    Impossible d'avoir un sin(i2) > 1 dans la réfraction.

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    Rayon réfléchi

    Un rayon qui ne réfracte pas mais se reflète avec un angle de réflexion égal à l'angle d'incidence.

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    Expérience de Newton avec prisme

    Observation de la lumière colorée à travers un prisme, montrant la diffraction des couleurs.

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    Dispersion de la lumière

    Le phénomène où différentes longueurs d'onde de lumière se réfractent à des angles différents.

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    Réfraction

    Changement de direction d'une onde lorsqu'elle traverse un milieu.

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    Indice de réfraction

    Rapport de la vitesse de la lumière dans le vide à sa vitesse dans le milieu.

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    Loi de Descartes

    Relation permettant de calculer les angles de réfraction et d'incidence.

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    Couleur violette

    Couleur correspondant à la longueur d'onde de 400 à 420 nm.

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    Prisme en verre

    Objet utilisé pour décomposer la lumière blanche en différentes couleurs.

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    Première loi de Descartes

    Le rayon réfracté est dans le plan d’incidence.

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    Indice de réfraction (n)

    Caractérise un milieu transparent, n ≥ 1, sans unité.

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    Indices de réfraction pour certains milieux

    Air: 1, Eau: 1,33, Ethanol: 1,36, Plexiglas: 1,50, Verre: 1,50, Diamant: 2,42.

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    Vitesse de la lumière (c)

    La vitesse de la lumière dans le vide, c = 3,0 x 10^8 m.s-1.

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    Relation entre n, c et v

    n = c/v, c'est toujours ≥ 1.

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    Cas n° 1 : AIR à EAU

    Milieu 1: AIR (n1 = 1), Milieu 2: EAU (n2 = 1,33), sin i1 = n2.

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    Réfractomètre

    Appareil utilisé pour mesurer l'indice de réfraction.

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    experimentum crucis

    Expérience clé de Newton montrant la couleur de la lumière.

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    prisme

    Objet en verre qui dévie et disperse la lumière.

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    rayon monochromatique

    Faisceau de lumière d'une seule longueur d'onde.

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    couleur comme propriété physique

    Newton a suggéré que les couleurs sont des propriétés de la lumière associées à des indices de réfraction.

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    Opticks

    Ouvrage de Newton où il expose ses expériences sur la lumière.

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    Lumière blanche

    Superposition de toutes les couleurs de lumière visible.

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    Spectre de la lumière blanche

    La figure colorée résultante après la dispersion de la lumière blanche.

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    Lumière monochromatique

    Lumière composée d'une seule couleur, comme celle d'un laser.

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    Radiation chromatique

    Lumière monochromatique associée à une longueur d'onde spécifique.

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    Longueur d'onde

    Distance entre deux crêtes consécutives d'une onde lumineuse, notée λ.

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    Domaine du visible

    Plage de longueurs d'onde comprises entre 400 et 700 nm, visible par l'œil humain.

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    Radiations invisibles

    Radiations contenues dans la lumière blanche mais non visibles par l'œil humain.

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    Study Notes

    Chapitre 5 - Réfraction et dispersion de la lumière

    • Réfraction de la lumière: La lumière se propage en ligne droite dans l'air et dans l'eau. Lorsqu'elle traverse la surface de séparation entre deux milieux transparents différents (comme l'air et l'eau), sa direction change brusquement. Ce changement de direction est appelé réfraction.

    • Expérience: Une expérience simple peut démontrer la réfraction. Un faisceau laser dirigé à travers une surface d'eau change de direction.

    • Phénomène de réfraction: La réfraction se produit lorsqu'un rayon lumineux traverse la surface de séparation entre deux milieux transparents différents. Un rayon perpendiculaire à la surface n'est pas dévié.

    • Lois de Descartes:

      • Le rayon réfracté est situé dans le plan d'incidence.
      • La relation n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂ relie l'angle d'incidence (i₁) et l'angle de réfraction (i₂) aux indices de réfraction (n₁) et (n₂) des deux milieux. L'indice de réfraction caractérise un milieu transparent.

    • Indice de réfraction: Un nombre sans unité qui caractérise la vitesse de la lumière dans un milieu.

      • Plus l'indice est grand, plus la lumière se dévie fortement.
      • L'indice du vide est 1.
      • Différents milieux ont différents indices de réfraction. (Exemples: l'air ≈ 1, l'eau ≈ 1,33, le verre ≈ 1,50, le diamant ≈ 2,42)

    • Conséquences des lois de Descartes:

      • Lorsque la lumière passe de l'air à l'eau, elle se rapproche de la normale.
      • Lorsque la lumière passe de l'eau à l'air, elle s'éloigne de la normale.

    • Cas n°1 (Milieu 1 : AIR, Milieu 2 : EAU): La lumière se rapproche de la perpendiculaire lors du passage dans l'eau (n₁<n₂). Le sin de l'angle d'incidence est supérieur au sin de l'angle de réfraction.

    • Cas n°2 (Milieu 1 : EAU, Milieu 2 : AIR): La lumière s'écarte de la perpendiculaire lorsqu'elle passe de l'eau à l'air (n₁>n₂). Le sin de l'angle d'incidence est inférieur au sin de l'angle de réfraction.

    • Cas n°3 (Milieu 1 : AIR, Milieu 2 : PLEXIGLAS, Milieu 3 : AIR): La lumière qui rentre perpendiculairement dans le plexiglas n'est pas deviée.

    • Dispersion de la lumière blanche par un prisme: La lumière blanche est composée de plusieurs couleurs (spectre). Un prisme décompose la lumière blanche en ses couleurs constituantes (rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet). Ce phénomène est appelé dispersion de la lumière.

    • Lumière monochromatique: Lumière composée d'une seule couleur (une seule fréquence déterminée pour l’onde).

    • Longueur d'onde: Mesure la distance entre deux pics d'onde successifs. Elle est déterminante dans la couleur de la lumière.

    • Domaine du visible: La lumière visible pour l'œil humain couvre un certain spectre de longueurs d'ondes entre 400nm et 700nm.

    • Propriété 1: L'indice de réfraction d'un milieu transparent dépend de la longueur d'onde.

    • Propriété 2: On appelle milieu dispersif, un milieu transparent dont l'indice de réfraction dépend de la longueur d'onde.

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    Description

    Ce quiz explore le phénomène de la réfraction et de la dispersion de la lumière, ainsi que les lois de Descartes qui régissent ces phénomènes. À travers des expériences simples, vous découvrirez comment la lumière change de direction en traversant différents milieux transparents.

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