OPTIQUE : la paille brisée CORRECTION
Dans la suite du document, ce symbole signifie "Appeler l’examinateur".
Problématique :
Tout le monde a pu observer le phénomène de la paille qui parait brisée lorsqu'elle est penchée dans un verre d'eau. Comment expliquer ce phénomène ?
I. Recherche personnelle (SUR 2,5 POINTS).
I.1. Comment expliquez-vous ce phénomène ?
La lumière passe d'un milieu d'indice 1 (l'air) à un milieu d'indice 2 différent (ou plus fort) OU la lumière passe de l'air dans l'eau donc elle est déviée mais pas quand elle reste dans l'air.
0 si rien ; 0,5 si un semblant d'explication (à voir en direct) ; 1 si comme ci-dessus ou correct
I.2. La situation proposée peut être modélisée par l'une des deux expériences ci-dessous.
Dire laquelle. Justifier votre choix.
L'expérience 1 car elle passe de l'air à l'eau.
0 si rien ou seulement expérience 1 ; 0,25 si explication fausse ; 0,5 si tout
Expérience 1 Expérience 2
I.3. Quel est le matériel nécessaire, utilisé au lycée, pour vérifier cette expérience ? Source lumineuse avec fente et fils 0,25 laser accepté mais pas précis à Générateur 6 V continu (pour alimenter la source) 0,25 positionner donc 0,25
Cuve demi-cylindrique 0,25
Eau 0,25
Appel n°1 : appeler l'examinateur pour lui montrer vos réponses et récupérer la page 3.
NOM :
CCF Diplôme intermédiaire
BEP : Électrotechnique énergie équipements communicants
Séquence 2 - Semestre 3
Session 2012 Page 5 Cuve demi-cylindrique
contenant de l'eau
II. Expérimentation (SUR 7,5 POINTS).
II.1. L'expérience retenue est la 1.
• Prendre le matériel sur la table et le mettre en place sur votre paillasse.
• Allumer la source lumineuse en respectant les polarités et la régler de telle façon que le rayon incident et le rayon réfracté passent tous les deux par 0.
• Régler le dispositif afin que le rayon incident arrive au centre I sous un angle d'incidence i1 = 30°.
• Mesurer la valeur i2 de l'angle de réfraction (à 0,5 près) :
i2 = 0 si pas fait ; 0,25 si imprécise ; 0,5 si correcte
Appel n°2 : appeler l'examinateur pour faire vérifier le montage et la valeur de i2. Lampe non cassée : 0,25 ; source réglée à 0 : 0,5 ; Mesure à 30° quand je viens : 0,25 Matériel rangé en fin de TP : 0,5
II.2. Compléter le tableau de valeurs ci-dessous.
Précision
Angle d'incidence i1 (°) 0 30 40 50 60 0,5
Angle réfracté i2 (°)
4*0,25 (30° déjà noté) 0 ≈≈≈≈ 22 ≈≈≈≈ 29 ≈≈≈≈ 35 ≈≈≈≈ 40 0,5
+0,25 à 0,001 près sin i1
0 si pas en degré 0,5 valeurs justes
0,000 0,500 0,643 0,766 0,866 0,001
sin i2
0 si pas en degré 0,5 valeurs justes
0,000 0,375 0,485 0,574 0,643 0,001
+0,25 à 0,1 près sin i1 sin i2
0,5 valeurs justes -0,25 si 2 arrondis faux
-0,25 si 0 pour i1 = 0
rien 1,3 1,3 1,3 1,3 0,1
II.3. Calculer la moyenne de la dernière ligne du tableau.
En faisant la moyenne de la dernière ligne, on trouve sin i1
sin i2≃≃≃≃1,3 0,5 ; 0,25 sans calcul si 0 du tableau compté dans calcul
II.4. En sachant que n1 sin i1 = n2 sin i2 et que l'indice de l'air est 1, calculer la valeur de l'indice de l'eau n2.
Sachant que l'indice de l'air est 1, soit n1 = 1, et en manipulant la formule, on trouve que n2 = sin i1 sin i2 0,5 Donc l'indice de l'eau est : 1,3 0,5
II.5. Répondre à la problématique du départ : "Comment expliquer le phénomène de la paille brisée ?"
Lorsque la paille est droite, la lumière n'est pas déviée dans l'eau (rayon à 0° dans l'expérience). Donc la paille n'est pas brisée. Lorsque la paille est penchée, la lumière est déviée dans l'eau (rayon supérieur à 0°). Donc la paille parait brisée.
0 si rien ; 0,5 si quelque chose de juste ; 1 si très bien
Appel n°3 : ranger le matériel puis appeler l'examinateur pour lui rendre vos feuilles.
NOM :
CCF Diplôme intermédiaire
BEP : Électrotechnique énergie équipements communicants
Séquence 2 - Semestre 3
Session 2012 Page 6
