UNIVERSITÉ MOHAMMED V FACULTÉ DES SCIENCES RABAT
Travaux dirigés d’optique géométrique SMPC
Série n°
EXERCICE 1: Dioptre Plan
Une pièce de monnaie repose au
profondeur h0 est de 3 m. L’indice de réfraction de l’eau est n = 1,33 et l’indice de l’air est n0 = 1,00.
1. Rappeler la loi de la réfraction pour la surface de séparation eau 2. Existe-t-il des rayons issus
séparation eau-air ? Expliquer.
3. Tracer, sur la figure précédente l’eau et arrivant sur l’œil.
4. A quelle profondeur h, la pièce
EXERCICE 2: Association de trois dioptres
Un vase dont le fond est horizontal contient trois couches liquides non miscibles d’indices n1 = 5/3, n
respective e1 = 15 cm, e2 = 12 cm et e
vers le haut. Un poisson décoratif se trouve à 3 cm du fond du vase.
De quelle distance ce poisson paraît
un observateur regardant le poisson du haut du vase ?
EXERCICE 3: Association de deux Miroirs plans et d'un Dioptre plan
On considère un prisme (ABC) en verre indice de réfraction n est supérieur à 1 (
deux faces orthogonales de ce prisme, (AB) et (BC), sont rendues réfléchissantes grâce au dépôt d'une fine couche métallique.
UNIVERSITÉ MOHAMMED V Année universitaire 201
Travaux dirigés d’optique géométrique SMPC
Série n° 2: Systèmes Plans
Dioptre Plan
Une pièce de monnaie repose au fond d’une piscine où la est de 3 m. L’indice de réfraction de l’eau est n = 1,33
= 1,00.
la réfraction pour la surface de séparation eau-air.
de la pièce de monnaie qui ne traversent pas
? Expliquer.
la figure précédente, le chemin d’un rayon issu de la pièce jusqu . A quelle profondeur h, la pièce semble-t-elle être? Indiquer h sur la figure.
Association de trois dioptres plans
Un vase dont le fond est horizontal contient trois couches liquides
= 5/3, n2 = 4/3 et n3 = 3/2 et d’épaisseur
= 12 cm et e3 = 12 cm en allant du bas vers le haut. Un poisson décoratif se trouve à 3 cm du fond du
De quelle distance ce poisson paraît-il rapproché ou éloigné pour un observateur regardant le poisson du haut du vase ?
Association de deux Miroirs plans
On considère un prisme (ABC) en verre ayant un est supérieur à 1 (n > 1). Les deux faces orthogonales de ce prisme, (AB) et (BC), sont rendues réfléchissantes grâce au dépôt d'une fine
Année universitaire 2019/20
Travaux dirigés d’optique géométrique SMPC - S2
ne traversent pas la surface de
issu de la pièce jusqu’à la sortie de
? Indiquer h sur la figure.
O
Un objet lumineux "O" émis un rayon vers sur la face (AC) sous un angle d'incidence "i". Ce rayon subit d'abord une réfraction au niveau de cette face, puis une première réflexion sur la face (BC) suivie d'une deuxième réflexion sur la face (AB). Le rayon quitte, enfin, le prisme par la face (AC).
1. Tracer le chemin optique de ce rayon lumineux, ainsi que la déviation D provoquée par le prisme
2. Déterminer, sur le schéma, la position de l'image finale O' à travers le prisme (ABC)
EXERCICE 4: Association d’une lame à faces parallèles et d’un miroir plan
1. On considère un objet A placé à une distance S1A d’une lame à faces parallèles d’épaisseur e =S1S2 d’indice n (n > 1) plongée dans l’air supposé d’indice égal à 1.
1.1. Donner l’expression de la distance séparant A de A' image de A à travers la lame à face parallèle.
1.2. Tracer la marche d’un rayon lumineux faiblement incliné par rapport à l’axe optique.
2. On métallise la seconde face de la lame (voir figure).
2.1. Trouver la nouvelle image A'' de A à travers ce système optique (pour cela, on déterminera les images successives de A par le dioptre, le miroir et le dioptre).
2.2. Tracer la marche d’un rayon lumineux faiblement incliné par rapport à l’axe optique.
2.3. Déterminer la position du miroir M' équivalent au système précédent, A et A'' occupant les mêmes positions.
..../...
SOLUTIONS
EXERCICE 1. Dioptre plan 1. n sin i = n0 sin r
2. oui, il existe des rayons qui ne traversent pas la surface de séparation eau-air, car ils subissent une réflexion totale.
3. voir figure
4. la pièce semble être en A':
′ = h, or
′= (pour des i très petits)
h = ′ = /n = h0 /n , h = 2,25 m
EXERCICE 2: Association de trois dioptres
I
h0
n
n0 S
A
A' i
r
EXERCICE 3: Association d'un Miroir Plan et d'un Dioptre Plan
O
O
2O'
O
3O
12. Image de O à travers le prisme (ABC)
O O
1O
2O
3O'
Dioptre AC Miroir BC Miroir AB Dioptre AC
EXERCICE 4: Association d’une lame à faces parallèles et d’un miroir plan
