Dioptre plan : réfraction et réflexion totale

1. Disposer le demi-cylindre sur la feuille de sorte que la face plane se superpose avec l'axe des 90°. Veiller à ce que le centre de demi-cylindre coïncide avec le centre du cercle trigonométrique.

2. Faire en sorte que le rayon incident arrive perpendiculairement à la face plane du demi-cylindre en passant par son centre.

Que peut-on dire du rayon réfracté ? Compléter le schéma en ajoutant le(s) rayon(s) observé(s).

3. Tourner le demi-cylindre (avec la feuille) de sorte à faire varier l'angle d'incidence sans faire varier le point d'incidence.

Que peut-on observer ? Compléter le schéma en ajoutant le(s) rayon(s) observé(s) ainsi que les angles d'incidence,de réfraction et de réflexion.

4. Faire varier l'angle d'incidence \(i_1\) et noter les valeurs de l'angle de réfraction \(i_2\) correspondant dans le tableau ci-dessous (les angles étant exprimés en radians). Sur la feuille A3, dessiner au crayon les rayons observés ainsi que les angles d'incidence et de réfraction.

5. Tracer sur un même graphique les courbes \(i_1 = f(i_2)\) et \(sin(i_1) = f (sin(i_2))\).

Vérifier que pour les petits angles, les courbes sont tangentes.

6. Ecrire la loi de Descartes. Que représente la pente de la droite \(sin(i_1) = f (sin(i_2))\) ?

En déduire la valeur de l'indice de réfraction du plexiglas sachant que l'indice de l'air vaut 1.

7. Donner à l'angle d'incidence la plus grande valeur possible (préciser laquelle). Observer la disposition des couleurs du rayon réfracté à l'aide d'une feuille blanche placée à une distance qu'il faudra ajuster. Que peut-on en déduire concernant l'indice de réfraction du plexiglas ?

Illustration du phénomène à observer par une animation :

https://www.geogebra.org/m/jCRTywsh