Exercices corrigés Lois de Descartes - Optique géométrique
Exercice 1
Un fin pinceau lumineux arrive sur un dioptre plan séparant l’eau de l’air. On donne neau=1,33. On représente les rayons observés sur la figure ci-dessous :
Un fin pinceau lumineux arrive sur un dioptre plan séparant l’eau de l’air. On donne neau=1,33. On représente les rayons observés sur la figure ci-dessous :
En justifiant vos réponses :
1. Identifier les différents rayons
2. Indiquer le sens de propagation de la lumière
3. Dans quelle zone l’eau se trouve-t-elle ?
4. Calculer l’angle limite de réfraction
5. Généraliser
le résultat en précisant la zone où se trouve l’angle limite en
fonction de la différence de réfringence des milieux en présence et les
conséquences sur la propagation de la lumière d’un milieu vers l’autre.
Exercice 2 : Lame à faces parallèles
On éclaire la
face AC d’une lame à faces planes et parallèles avec un faisceau de
lumière sous l’incidence algébrique i, qui peut varier entre –90° et
+90°.
A. Calculer l’angle du cône lumineux à l’intérieur de la lame si l’indice de la lame est :
1. n1=1,658
2. n2=1,486
B. Cette lame
est coupée suivant la plan perpendiculaire à la figure passant par la
droite AD pour former deux prismes d’angle A. On interpose entre les
deux prismes ainsi formés une substance d’indice n=1,550 (voir figure
ci-après). L’épaisseur de cette substance est très petite comparée aux
dimensions de la lame. On désire que le faisceau ne puisse pas se
réfracter sur le dioptre passant par AD.
1. Parmi les deux indices précédents, lequel faut-il choisir ? Justifier votre choix.
2. Quelle doit être alors la valeur de l’angle A pour que l’incidence maximale sur la face AC soit de +4° ?
3. En déduire dans ces conditions, l’angle d’incidence minimal sur la face AC.
Exercice 3
L'un des rayons d'un faisceau de lumière se propageant dans l'air pénètre dans un diamant d'indice de réfraction 2,43.
a. Schématiser la situation.
b. Écrire la seconde loi de Descartes.
c. Calculer l'angle d'incidence permettant d'obtenir un angle de réfraction de 20°.
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