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 :
http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/enseignement/DeugA/Physique1/optique/TD/images/sujet11.jpg
 
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.
 
http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/enseignement/DeugA/Physique1/optique/TD/images/sujet12.jpg



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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