DATE : Jeudi 19/09/2019 1pro OL, M SERRE
SON ET LUMIÈRE 1 (SL1) : COMMENT DÉVIER LA LUMIÈRE ? TP2 : Angle limite de réfraction et réflexion totale
FICHE ÉLÈVE – 45 minutes environ
Compétences et capacités évaluées :
RÉALISER : expérimenter (manipulation de la source et du demi-disque gradué puis du demi-cylindre) COMMUNIQUER : angles de réfraction i2 et i'2
VALIDER : argumenter sur les questions d'angle limite de réfraction Capacités visées :
• Déterminer expérimentalement l'angle limite de réfraction et vérifier expérimentalement la réflexion totale.
Connaissances visées :
• Connaître les conditions d'existence de l'angle limite de réfraction et du phénomène de réflexion totale.
• Associer phénomène de réflexion totale et fonctionnement d'une fibre optique.
Matériel :
• Source lumineuse avec disque gradué.
• Demi-cylindre en plexiglas.
• Demi-cylindre creux.
• Bouteille 500ml remplie d'eau.
Protocole expérimental :
• Mettre le demi-cylindre en plexiglas sur le disque gradué (si celui-ci n'y est pas déjà).
• Allumer la source lumineuse en respectant les polarités et la régler correctement.
• Dans ce TP, on considérera que le milieu 1 est le plexiglas constituant le demi-cylindre et le milieu 2 l'air.
• Choisir un angle d'incidence i1 = 20° selon le schéma ci-contre.
• Mesurer l'angle de réfraction i2 dans l'air : i2 = 30°
Appel n°1 : appeler l'enseignant pour vérifier le montage et la première mesure.
• Augmenter progressivement l'angle d'incidence i1 à partir de 20° et compléter le tableau suivant (mettre une croix si l'on n'observe pas de rayon réfracté).
Angle d'incidence i1 (°) 20 25 30 35 40 45 50 ...
Angle réfracté i2 (°) 30 40 50 60 75 non non
• Augmenter lentement l'angle d'incidence, degré par degré, jusqu'à observer la disparition du rayon réfracté. Cette valeur de l'angle d'incidence correspondant à la disparition du rayon réfracté est notée iL
et s'appelle "angle limite de réfraction". i L = 42° (c’est un angle d’incidence)
• Répondre aux 2 questions ci-dessous :
1. Pour chaque mesure effectuée, l'angle de réfraction est-il inférieur ou supérieur à l'angle d'incidence ?
L’angle de réfraction est supérieur à l’angle d’incidence
…...
2. Quel phénomène observe-t-on lorsque i 1 > i L ? cad l’angle d’incidence supérieur à l’angle limite de réfraction
on ne voit plus le rayon réfracté
Appel n°2 : appeler l'enseignant pour lui montrer vos réponses.
• Refaire la même expérience avec le demi-cylindre creux rempli à moitié d'eau (et peut-être le laser).
• Noter uniquement l'angle limite de réfraction que vous trouvez ici : i L = 70° (Quention et Yassir)
• Est-ce le même que pour le demi-cylindre en plexiglas ? Et si non, pourquoi ?
Non, ce n’est pas le même angle limite de réfraction car les deux milieux ne sont pas les mêmes et n’ont donc pas le même indice de réfraction
