NOM : 2proOL, M SERRE, Jeudi 16/01/2020
CONTRÔLE OPTIQUE CORRECTION
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. A quel endroit la paille parait-elle brisée ? S'APPROPRIER : 0,5 A l’intersection de l’air et de l’eau (ou un truc du genre)
I.2. Comment expliqueriez-vous ce phénomène ? ANALYSER : 1 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.3. La situation proposée peut être modélisée par l'une des deux expériences ci-dessous.
Dire laquelle. Justifier votre choix. ANALYSER : 1
L'expérience 1 car la lumière passe de l'air à l'eau
0,25 si pas d'explication ; 0,5 si explication "sensée" car images pas très parlantes
Expérience 1 Expérience 2
I.4. 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 RÉALISER : 1
Appel n°1 : appeler l'examinateur pour lui montrer vos réponses et récupérer les pages 3 et 4.
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 = 20°.
• Mesurer la valeur i2 de l'angle de réfraction (à 0,5 près) : RÉALISER TP : 2,5 i2 = 15° environ -1 si pas bonne expérience ; -0,5 si 0 non réglé
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CONTRÔLE OPTIQUE CORRECTION
Appel n°2 : appeler l'examinateur pour faire vérifier le montage et la valeur de i2.
II.2. Mesurer et noter les angles de réfraction pour les angles d'incidence demandés dans le tableau
ci-dessous. RÉALISER TP : 3
II.3. Compléter la ligne sin i1 dans le tableau ci-dessous. RÉALISER TIC : 1 II.4. Compléter la ligne sin i2 dans le tableau ci-dessous. RÉALISER TIC : 1 II.5. Compléter la ligne sini1
sini2 dans le tableau ci-dessous RÉALISER TIC (1,5) COMMUNIQUER i2 (1)
RÉALISER TIC (sin i1 ; sin i2 ; sin i1 / sin i2) (2)
Précision demandée
Angle incident i1 (°) 0 20 35 50 75 0,5 près
Angle réfracté i2 (°)
-0,5/faux 0 » 15 » 25 » 35 » 45 0,5 près
sin i1
0 si pas en degré 1 valeurs justes
0,000 0,342 0,574 0,766 0,966 0,001 près
-0,25 sin i2
0 si pas en degré 1 valeurs justes
0,000 0,259 0,423 0,574 0,707 0,001 près
-0,25 sini1
sini2
-0,25 / réponse fausse
Rien
-0,5 si 0 1,3 1,4 1,3 1,4 0,1 près
-0,25 II.6. Calculer la moyenne de la dernière ligne du tableau. COMMUNIQUER (1) On trouve sini1
sini2≃1 ,35 0,5 sans calcul si 0 du tableau compté dans calcul
II.7. On suppose que la moyenne de la dernière ligne du tableau (sin i1 / sin i2) est 1,33.
Connaissant la formule n1 sin i1 = n2 sin i2 et sachant que l'indice de l'air est 1, donner la valeur de
l'indice de l'eau n2. COMMUNIQUER (0,5)
L'indice de l'eau est 1,33
II.8. Répondre à la problématique du départ : "Comment expliquer le phénomène de la paille brisée quand elle est penchée dans un verre d'eau ?"
Une vraie et complète explication est nécessaire pour avoir le point. VALIDER (2)
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.
PROBLÉMATIQUE 2 :
Calculer un angle de réfraction d'un rayon lumineux.
Un rayon lumineux passe de l'air dans de la glycérine (d'indice de réfraction 1,47) selon le schéma ci-contre.
1) Donner la loi de la réfraction (loi de Descartes). S'APPROPRIER (0,5) n1 sin i1 = n2 sin i2
2) Comment s'appelle la droite en pointillés ? S'APPROPRIER (0,5)
la normale
3) En utilisant cette loi de Descartes, calculer l’angle de réfraction dans la glycérine de ce rayon lumineux (à 0,01
degré près). RÉALISER (3)
1*sin38 = 1,47*sini2 soit sin i2 = sin38 / 1,47 = 0,41887 donc i2 = 24,76 °
Page 2 / 2 Glycérine
1,47 38°
