Chapitre 5 - Réfraction et dispersion de la lumière
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Questions and Answers

Quel phénomène est observé lors de la propagation de la lumière dans l'air et dans l'eau ?

  • Réfraction
  • Diffraction
  • Propagation rectiligne (correct)
  • Réflexion

    • Qu'est-ce qui explique le fait qu'une cuillère plonge dans un verre d'eau paraisse cassée ?

  • La réfraction de la lumière (correct)
  • La diffraction de la lumière
  • La polarisation de la lumière
  • La réflexion de la lumière

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

  • Dioptre (correct)
  • Prisme
  • Miroir
  • Lentille

    • Quel est le point d'intersection entre le rayon incident et le dioptre ?

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

    Quel est l'angle entre le rayon incident et la normale au dioptre ?

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

    Quel est l'angle entre le rayon réfracté et la normale au dioptre ?

    <p>Angle de réfraction (A)</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 (B)</p> Signup and view all the answers

    Un rayon lumineux perpendiculaire à la surface d'un dioptre est-il dévié ?

    <p>Non, il n'est pas dévié (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel phénomène Newton a-t-il expliqué par la découverte de la dispersion de la lumière ?

    <p>La formation des arcs-en-ciel (D)</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce que la lumière blanche ?

    <p>Une superposition de toutes les couleurs (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la caractéristique d'une lumière monochromatique ?

    <p>Elle est composée d'une seule couleur (D)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la plage de longueurs d'onde pour le domaine du visible ?

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

    Qu'est-ce qui se produit lorsqu'on fait passer de la lumière blanche à travers un prisme ?

    <p>La lumière se divise en plusieurs couleurs (B)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la longueur d'onde de la lumière monochromatique rouge émise par un laser ?

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

    Qu'implique la présence de radiations invisibles dans le spectre de la lumière ?

    <p>Il existe des radiations au-delà du rouge et du violet (C)</p> Signup and view all the answers

    Comment est qualifiée la lumière qui ne peut pas être décomposée par un prisme ?

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

    Quel est l'angle de réflexion lorsque l'angle d'incidence i1 est égal à 50°?

    <p>50° (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la raison pour laquelle le rayon ne se réfracte pas lorsque l'angle d'incidence i1 est de 50°?

    <p>L'angle i1 est trop élevé. (D)</p> Signup and view all the answers

    Qu'a observé Newton en regardant à travers un prisme?

    <p>La position d'un carton rouge était différente de celle d'un carton bleu. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel phénomène se produit lorsque la lumière passe du milieu de l'air au prisme en verre?

    <p>La lumière se réfracte dans un sens. (A)</p> Signup and view all the answers

    Qu'a découvert Newton lors de sa deuxième expérience avec le prisme?

    <p>La lumière blanche se décompose en différentes couleurs. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle condition doit être remplie pour que la lumière se réfracte?

    <p>L'angle d'incidence doit être inférieur à une valeur critique. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le résultat des expériences de Newton sur la lumière blanche?

    <p>La lumière blanche se compose de plusieurs couleurs qui se révèlent avec un prisme. (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'indice de réfraction du PLEXI utilisé dans les calculs?

    <p>1,50 (D)</p> Signup and view all the answers

    Que peut-on conclure sur les angles d'incidence i1 et i2 lors de la réfraction de la lumière de l'air vers l'eau?

    <p>i2 est plus grand que i1 (A)</p> Signup and view all the answers

    Dans quel cas le rayon lumineux n'est-il pas dévié?

    <p>Lorsque le rayon arrive perpendiculairement à la tangente (A)</p> Signup and view all the answers

    Que représente le coefficient n1 (1,33) dans la réfraction de l'air à l'eau?

    <p>L'indice de réfraction de l'eau (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'angle de réfraction i2 si l'angle d'incidence i1 est de 30° lors de la réfraction de l'air vers le plexiglas?

    <p>48,6° (D)</p> Signup and view all the answers

    Dans le second cas de réfraction, quel est la valeur de sin i2?

    <p>0,75 (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel phénomène se produit lorsque la lumière passe de l'eau à l'air?

    <p>Le rayon s'éloigne de la normale (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle loi est utilisée pour déterminer la relation entre les angles et les indices de réfraction lors de la réfraction?

    <p>Loi de Snell-Descartes (B)</p> Signup and view all the answers

    Comment se comporte un rayon lumineux lors de sa transition d'un milieu transparent à l'air?

    <p>Il se réfracte en s'éloignant de la normale (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la relation qui relie l'indice de réfraction d'un milieu transparent à la vitesse de la lumière dans ce milieu ?

    <p>n = c / v (C)</p> Signup and view all the answers

    Si la lumière passe d'un milieu d'indice de réfraction n1 à un milieu d'indice de réfraction n2, quelle est la relation entre les angles d'incidence (i1) et de réfraction (i2) ?

    <p>n1.sin i1 = n2.sin i2 (D)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la valeur de l'indice de réfraction pour l'air et le vide ?

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

    Un rayon lumineux passe de l'air (n1 = 1) à l'eau (n2 = 1,33). Si l'angle d'incidence est de 30°, quel est l'angle de réfraction ? (Utilisez la deuxième loi de Descartes)

    <p>22,1° (B)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la vitesse de la lumière dans l'eau, sachant que l'indice de réfraction de l'eau est de 1,33 et que la vitesse de la lumière dans le vide est de c = 3 x 10⁸ m/s ?

    <p>2,26 x 10⁸ m/s (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'indice de réfraction d'un milieu transparent dans lequel la lumière se propage à une vitesse de 2 x 10⁸ m/s ?

    <p>1,5 (B)</p> Signup and view all the answers

    Lequel de ces milieux a l'indice de réfraction le plus élevé ?

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

    La vitesse de la lumière dans un milieu est ...

    <p>égale à c ou inférieure à c (B)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'idée principale démontrée par l'expérience "experimentum crucis" ?

    <p>La couleur de la lumière ne change pas en passant par un deuxième prisme. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le principal résultat observé lors de la première expérience avec le prisme ?

    <p>Le faisceau de lumière blanche est divisé en un spectre de couleurs. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la principale différence entre la première et la deuxième expérience avec le prisme ?

    <p>La première expérience utilise de la lumière blanche, tandis que la deuxième utilise un rayon d'une seule longueur d'onde. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel phénomène est observé lors de la deuxième expérience avec le prisme ?

    <p>La réfraction de la lumière. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la conclusion principale que Newton a tirée de ses expériences sur la lumière ?

    <p>La lumière blanche est composée de plusieurs couleurs avec des indices de réfraction différents. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la propriété physique de la lumière qui est différente pour les différentes couleurs ?

    <p>La fréquence. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le lien entre l'indice de réfraction et la couleur de la lumière ?

    <p>L'indice de réfraction est différent pour chaque couleur. (C)</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi Newton n'a-t-il pas réussi à déterminer la propriété physique de la lumière qui détermine sa couleur ?

    <p>Il n'a pas compris la nature de la lumière. (D)</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Réfraction

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

    Dioptre

    Surface séparant deux milieux transparents différents.

    Rayon incident

    Le rayon lumineux se propageant dans le premier milieu avant de traverser le dioptre.

    Point d'incidence

    Point d'intersection entre le rayon incident et le dioptre.

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    Normale

    Droite perpendiculaire au dioptre passant par le point d'incidence.

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    Angle d'incidence

    Angle entre le rayon incident et la normale au dioptre, noté i1.

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    Rayon réfracté

    Rayon lumineux qui se propage dans le second milieu après la traversée du dioptre.

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    Angle de réfraction

    Angle entre le rayon réfracté et la normale au dioptre, noté i2.

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    Experimentum crucis

    Une expérience clé qui démontre une propriété importante.

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    Dispersion de la lumière

    Le phénomène où la lumière blanche se sépare en couleurs par un prisme.

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    Prisme

    Un objet en verre qui réfracte la lumière et cause sa dispersion.

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    Double réfraction

    Le phénomène où une seule longueur d'onde subit une séparation de rayons.

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    Indice de réfraction

    Une mesure de la façon dont la lumière est réfractée dans un matériau.

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    Couleur comme propriété physique

    Selon Newton, la couleur est une caractéristique physique de la lumière.

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    Rayons associés

    Les rayons de lumière blanche correspondent à des couleurs différentes.

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    Recombinaison des faisceaux

    Le processus de mélange de faisceaux colorés pour obtenir de la lumière blanche.

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    Loi de Descartes

    Relation entre les angles d'incidence et de réfraction et les indices de réfraction des milieux.

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    Milieu 1: AIR

    Premier milieu dans lequel un rayon lumineux se déplace, n1 = 1.

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    Milieu 2: EAU

    Deuxième milieu où le rayon lumineux se réfracte, n2 = 1,33.

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    Angle de réfraction i2

    L'angle après réfraction calculé à partir d'un angle d'incidence donné dans un milieu particulier.

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    Sinus d'un angle

    Fonction trigonométrique qui relie un angle à la longueur du côté opposé sur l'hypoténuse.

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    Rayon réfléchi

    Lumière qui rebondit sur une surface, avec un angle de réflexion égal à l'angle d'incidence.

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    Expérience de Newton avec prisme

    Observation des couleurs via un prisme pour démontrer la réfraction différente des couleurs.

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    Faisceau lumineux

    Un faisceau de lumière qui peut être décomposé par un prisme en plusieurs couleurs.

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    Couleurs de l’arc-en-ciel

    Spectrum visible produit lorsque la lumière blanche est dispersée dans un prisme.

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    Première loi de Descartes

    Le rayon réfracté est dans le plan d’incidence.

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    Deuxième loi de Descartes

    n1.sin i1 = n2.sin i2, où n1 et n2 sont les indices de réfraction.

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    Valeurs d'indices de réfraction

    Air: 1, Eau: 1,33, Ethanol: 1,36, Plexiglas: 1,50.

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    Relation entre c, n et v

    n = c/v, où c est la vitesse de la lumière dans le vide.

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    Vitesse de la lumière

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

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    Cas n° 1 (AIR à EAU)

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

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    Célérité dans un milieu

    La vitesse de la lumière dans un milieu, notée v.

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    Spectre de lumière blanche

    Graphique représentant la décomposition de la lumière blanche, allant du rouge au violet.

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    Lumière monochromatique

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

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    Lumière polychromatique

    Lumière contenant plusieurs couleurs, comme la lumière blanche.

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    Longueur d'onde

    Distance entre deux pics successifs d'une onde, mesurée en mètres, nanomètres ou micromètres.

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    Radiation chromatique

    Lumière monochromatique associée à une longueur d'onde spécifique dans le vide.

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    Domaine du visible

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

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    Radiations invisibles

    Radiations présentes dans le spectre de la lumière, mais non détectables 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.
      • Quand la lumière passe d'un milieu transparent à un autre (comme de l'air à l'eau), sa direction change brusquement à la surface de séparation.
      • Ce changement de direction est appelé réfraction.
      • Un rayon lumineux perpendiculaire à la surface de séparation n'est pas dévié.
      • Il existe aussi un rayon réfléchi (phénomène de réflexion)
    • Lois de la réfraction:
      • La surface qui sépare deux milieux transparents différents s'appelle le dioptre.
      • Le rayon se propageant dans le premier milieu est appelé le rayon incident.
      • Le point d'intersection entre le rayon incident et le dioptre est le point d'incidence.
      • Une droite perpendiculaire au dioptre passant par ce point s'appelle la normale.
      • L'angle entre le rayon incident et la normale est l'angle d'incidence (i₁).
      • L'angle entre le rayon réfracté et la normale est l'angle de réfraction (i₂).
      • La première loi de Descartes stipule que le rayon réfracté est dans le plan d'incidence.
      • La deuxième loi de Descartes stipule que n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂ où n₁ et n₂ sont les indices de réfraction respectifs des deux milieux.
    • Indice de réfraction:
      • L'indice de réfraction (n) d'un milieu transparent est un nombre sans unité, supérieur ou égal à 1.
      • L'indice de réfraction d'un milieu dépend de la couleur de la lumière.
      • L'indice de réfraction du vide ou de l'air est 1.
      • Les indices de réfraction de quelques milieux transparents : air/vide(1), eau(1,33), éthanol(1,36), plexiglas(1,50), verre(1,50), diamant(2,42).
    • Conséquences (trois cas):
      • Cas 1 (milieu 1=air, milieu 2=eau): Si la lumière passe de l'air à l'eau, le rayon réfracté se rapproche de la normale.
      • Cas 2 (milieu 1=eau, milieu 2=air): Si la lumière passe de l'eau à l'air, le rayon réfracté s'éloigne de la normale.
      • Cas 3 (milieu 1=air, milieu 2=plexiglas,milieu 3=air): Si un rayon lumineux arrive perpendiculairement à la surface d'un milieu transparent, il n'est pas dévié.
    • Dispersion de la lumière:
      • La lumière blanche est constituée de la superposition des différentes couleurs.
      • Un prisme décompose la lumière blanche en un spectre de couleurs.
      • La déviation de chaque couleur est différente en passant à travers un prisme. Cela est dû au fait que l'indice de réfraction de chaque couleur est différent.
      • Ce phénomène est appelé dispersion de la lumière.
      • La lumière émise par une source laser est monochromatique.
    • Longueur d'onde:
      • A chaque radiation monochromatique est associée une longueur d'onde (λ) qui est exprimée en nm (nanomètres).
    • Domaine du visible:
      • L'œil humain perçoit les radiations lumineuses dont la longueur d'onde est comprise entre 400 nm et 700 nm.
    • Autres radiations:
      • La lumière blanche contient également des radiations invisibles, comme l'infrarouge et l'ultraviolet.

    Pourquoi le prisme décompose-t-il la lumière blanche?

    • L'indice de réfraction d'un milieu transparent dépend de la longueur d'onde.
    • Les différentes couleurs de lumière ont des longueurs d'onde différentes et donc des indices de réfraction différents dans un milieu donné.
    • C'est cette différence d'indice de réfraction qui provoque la séparation des couleurs lorsque la lumière blanche traverse un prisme.

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    Description

    Ce quiz porte sur la réfraction et la dispersion de la lumière, y compris les concepts de dioptre, rayons incidents et normaux. Testez vos connaissances sur les lois qui régissent ces phénomènes optiques essentiels. Préparez-vous à explorer comment la lumière interagit avec différents milieux transparents.

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