TP : Quand la lumière nous joue des tours

Thème 3 : ONDES ET SIGNAUX TP 2nde

QUAND LA LUMIÈRE NOUS JOUE DES TOURS

Objectif : Tester la loi de Snell-Descartes à partir d’une série de mesures et déterminer l’indice de réfraction d’un milieu

Notions : Réfraction de la lumière.

CONTEXTE

Un « tour de magie » propose de faire disparaître une baguette en verre en la plongeant dans un liquide. La partie immergée de la baguette semble avoir disparu !

PROBLÉMATIQUE

Comment reproduire ce tour de magie à la maison à l’aide d’une solution sucrée ? DOCUMENTS A DISPOSITION

Doc.1 : Le réfractomètre

Les réfractomètres, également appelés brixmètres, permettent de déterminer de manière simple et rapide la teneur en sucre d'une substance.

Le réfractomètre mesure l'indice de réfraction de la solution sucrée. Plus la teneur en sucre du liquide augmente et plus l’indice de réfraction du sirop est important.

Un degré Brix équivaut à 1 gramme de saccharose pour 100 grammes de solution (c’est la proportion en masse de sucre solide dans le sirop) Doc. 2 : Matériel disponible

• 5 flacons contenant des solutions sucrées de concentration différentes. Aide : Les documents des activité 1 et 2 du livre page 242 et 243 Doc. 3 :Indices de réfraction

Air : n

= 1,00 Verre : n

= 1,51

TRAVAIL A RÉALISER

1°) Décrivez la procédure à suivre pour réaliser la série de mesures demandée à la question suivante.

Quelles sont les précaution à prendre ?

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Thème 3 : ONDES ET SIGNAUX TP 2nde

2°) Noter le numéro de la solution que vous avez à étudier : _ _ _ _

a- Effectuer les mesures des angles de réfraction i

pour chacun des angle d’incidence i

proposés dans le tableau :

i

en ° ^{10 15 20 25 30 35 40 50 60}

i

en °

sin(i

) sin(i

) n

=

b) En utilisant la loi de Snell-Descartes pour la réfraction, exprimer l’indice n

de votre solution sucrée en fonction de i

et i

sachant que l’indice de l’air est n

= 1,00.

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c) Remplir le tableau de valeurs. Conclusion ? Comment atténuer dans le résultat obtenu pour n

les inévitables imprécisions de mesure ?

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3°) On recueille dans un tableau les résultats obtenus par chaque équipe :

Solution Eau n°1 n°2 n°3

Concentration

en sucre en g.L

0 g.L

300 g.L

600 g.L

900 g.L

Indice de

réfraction n

Comment déterminer la concentration en sucre qui nous permettrait de faire le tour de magie à la maison ?

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