Bases de l'optique géométrique

Un scarabée dans la résine

On considère un scarabée moulé dans un bloc de résine d'indice de réfraction . Le bloc de résine a pour dimension 45mm×30mm×18mm. L'œil du scarabée, noté K est placé à mi-hauteur et à 1cm du bord. On éclaire le bloc à l'aide d'un fin pinceau issu d'une source ponctuelle, notée S et placée en dessous du bloc de résine ( cm). On cherche à déterminer l'angle que doit présenter le pinceau lumineux avec la verticale pour éclairer la tête du scarabée (assimilée à l'œil). Le rayon issu de S arrive en I avec une incidence . On appelle H, le projeté orthogonal de K sur la droite (OI), , et .

Schématisation d'un scarabée dans la résine

Question

Donner la relation entre et , où est l'angle d'incidence et l'angle de réfraction

Indice

Sur le schéma, tracer le tracé du rayon issu de S et arrivant en K.

Solution
Tracé du rayon issu de S et arrivant en K

D'après les lois de la réfraction .

Question

Exprimer l'angle en fonction de et puis i en fonction de la position de la source par rapport au bloc de résine, c'est-à-dire et .

Question

En supposant que le rapport des tangentes est égal à celui des sinus, calculer la valeur des angles i et r.

Indice

déterminer l'expression de x

Solution

d'où x=0,368cm et d=0,632cm.

i=32,293° et r=22,239°

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