T STL SPCL
Des ondes pour
mesurer TP N°1 : Trouvez l’indice
Objectif : - Relier les indices optiques des milieux à l'angle limite de réfraction.
Le réfractomètre permet la mesure de l'indice de réfraction d'un milieu.
Cette détermination d'indice de réfraction peut permettre :
D'identifier une espèce chimique et de contrôler sa pureté, de déterminer la composition d'un mélange (fraction molaire).
Mais qu'est-ce qu'un indice de réfraction ? Et comment le mesure-t-on ?
1. Loi de la réfraction :
Lorsque la lumière traverse la surface séparant 2 milieux transparents (dioptre)………..….………
On souhaite étudier la réfraction qui a lieu lorsque le faisceau lumineux passe de l’air dans le plexiglas. (n1< n2)
1. Compléter le schéma du dispositif en faisant apparaître le rayon réfracté, et le rayon réfléchit.
2. Mesurer les angles de réfraction correspondant à des angles d’incidence différents, noter les résultats dans le tableau : n = sin i1/sin i2
Mesure i1 i2 n
1 2 3 4 5
20 30 40 50 60
nmoyen=
Chaque groupe notera son résultat au tableau
Gpe 1 2 3 4 5 6 7 8 9
n
3. Calculer la moyenne 4. Calculer l’écart-type
Calculer l’incertitude élargie pour un niveau de confiance 95%
n 2 3 4 5 6 7 8 9 10
t95
12,7 4,3 3,18 2,78 2,57 2,45 2,37 2,31 2,26
t99
63,7 9,93 5,84 4,6 4,03 3,71 3,5 3,36 3,25
5. Exprimer le résultat
Sur un disque gradué en degré est fixé un demi cylindre en plexiglas.
La source de lumière envoie un pinceau lumineux qui frappe la surface du demi cylindre au centre.
Rayon incident
0 0
90°
i1 i2
milieu 1 air(n1)
milieu 2
plexiglas (n2)
90°
2. Mise en évidence de la réflexion totale.
- Reprendre l’expérience précédente en faisant passer le pinceau lumineux du plexiglas dans l’air. (n1> n2)
1. Pour i1> ilimite les phénomènes de réflexion et de réfraction sont-ils toujours observés ?
2. Comparer les intensités lumineuses du rayon réfléchi pour i1< ilimite et pour i1> ilimite.
3. Que peut-on en conclure ?
Application : La fontaine lumineuse.
3. Le réfractomètre d’Abbe :
On utilise un réfractomètre à angle limite pour mesurer l’indice ns de solutions (sucre + eau) et déterminer la concentration de sucre d’après la valeur de ns mesurée.
3.1. Principe :
L'appareil se compose : d'un prisme mobile d'éclairage,
d'un prisme réfractométrique P fixe sur lequel on dépose une goutte du liquide.
d'un miroir mobile permettant de renvoyer les rayons limites parallèlement à l'axe d'une lunette fixe composée d'un objectif, d'un réticule et d'un oculaire.
(un prisme compensateur mobile autour de l'axe de la lunette permet d'éliminer les irisations quand on opère en lumière blanche.)
Si on modifie l'indice de réfraction n du liquide, l'angle limite varie, l'angle de sortie du prisme réfractomètrique subit également une variation. La limite des plages n'est plus à la croisée des fils dans la lunette. Pour l'y ramener, il faut faire tourner le miroir. A tout indice de réfraction n correspond une position du miroir. Après un étalonnage de l'instrument, on peut ainsi déterminer les indices de réfractions recherchés.
Remarque : le prisme réfractométrique a un indice de 1,75506. C'est pourquoi on ne peut mesurer des indices de réfraction supérieurs à 1,7.
eau + fluorescéine laser
i1’ Rayon
incident
0 0
90°
i1
i2 milieu 2
air(n2)
milieu 1
plexiglass (n1)
90°
3 http://physalp.pagesperso-orange.fr/
Liste du matériel :
Prof :
Aquarium + fluoresceine
Laser + potence
Papier armenie + allumettes
Fontaine lumineuse
Un réfractomètre à angle limite.
Elève :
Disque de peschard
