Physique Lois de la réfraction

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Thème : Univers TP n°3

Physique Lois de la réfraction

TP fortement inspiré de G. Palaprat

Compétences attendues Pratiquer une démarche expérimentale pour établir un modèle à partir d’une série de mesures et pour déterminer l’indice de réfraction d’un milieu

Vous avez sûrement déjà observé l’effet d’optique qui consiste à laisser penser qu’une paille, lorsqu’elle est plongée dans un verre d’eau, est cassée en deux. Ce n’est bien sûr qu’un effet d’optique, qui a été le sujet d’étude principal de nombre d’éminents scientifiques au cours des âges. Ils ont tenté d’établir une relation mathématique permettant d’expliquer ce phénomène de réfraction de la lumière. Mais une loi et une seule explique correctement et précisément la réfraction.

Les protagonistes

 Ces cinq personnages ont participé à l’évolution des lois de la réfraction :

Claude Ptolémée Astronome grec

vers 90 - 168

Robert Grosseteste Erudit anglais

1175 - 1253

Johannes Kepler Astronome allemand

1571-1630

Willebrord Snell Physicien hollandais

1580 - 1626

René Descartes Physicien français

1596-1650 Les propositions

Ptolémée : « soient deux angles d'incidence tels que i1 i’1. Leurs angles de réfraction i2 et i’2 sont tels que : > »

Robert Grosseteste : « l’angle de réfraction i2 est égal à la moitié de l’angle d’incidence i1 : i2 = »

Johannes Kepler : « aux petits angles, il y a proportionnalité entre l’angle d’incidence et l’angle de réfraction i2 : = k, k étant une constante »

Willebrord Snell puis René Descartes : « pour tout angle d’incidence i1, l’angle d’incidence i1 et l’angle de réfraction i2 sont reliés par la relation : n1 sin(i1) = n2 sin(i2) , avec n1 et n2

les indices caractérisant les milieux 1 et 2 »

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Schémas récapitulatifs des expériences menées

Démarche expérimentale

1) A l’aide du dispositif mis à disposition, remplir le tableau ci-dessous.

i1 (°) 0 10 20 30 40 50 60 70 80

i2 (°) 0

sin(i1) sin(i2)

 Faire vérifier votre montage et vos valeurs par le professeur

2) Vérifier la véracité des propos de ces éminents scientifiques, à l’aide notamment du logiciel Regressi.



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