Travail expérimental
Régler la tirette à l'arrière de la lampe de façon à obtenir un fin pinceau de lumière. Celui-ci a malgré tout une largeur non nulle et cela peut entraîner une incertitude sur la mesure des angles.
Comment peut-on réduire au maximum cette incertitude ?
3.1 Vérification de la loi sur la réflexion.
Placer le miroir sur le plateau tournant comme illustré sur le schéma de la figure 28.
Mesurer l'angle de réflexion pour trois angles d'incidence. Estimer la précision de vos mesures et conclure.
3.2 Vérification de la loi sur la réfraction et détermination de l'indice du plexiglas.
N.B. : Lire l'ensemble de cette partie avant de commencer les mesures afin de savoir combien et quelles colonnes doivent figurer dans votre tableau de résultats.
Placer sur le plateau tournant le demi-disque en plexiglas comme illustré sur le schéma de la figure 29.
Proposer une expérience permettant de vérifier la 3ième loi de Snell-Descartes.
Réaliser l'expérience pour une dizaine d'angles d'incidence entre 0° et 70°.
Estimer les incertitudes sur les angles mesurés.
Tracer le graphique vous permettant de vérifier la 3ème loi de Snell-Descartes ainsi que les rectangles d'incertitudes.
Que devient cette loi dans le cas des petits angles ? Représenter cette loi sur le même graphique.
Conclure à partir de vos graphiques.
Déduire des courbes la valeur de l'indice de réfraction du plexiglas
et encadrez cette valeur
à l'aide des droites de pentes extrêmes. On prendra pour l'indice de l'air
= 1.
Remarque : on peut aussi observer un rayon lumineux réfléchi par la surface du dioptre. Ce rayon obéit à la loi de la réflexion, mais son intensité dépend de l'indice de réfraction et de l'angle d'incidence. Ce phénomène ne sera pas étudié ici.
3.3 Mise en évidence de la réflexion totale et détermination de l'indice du plexi- glas.
Nous allons à présent considérer le dioptre plexiglas-air. Placer sur le plateau tournant le demi-disque de plexiglas de la façon indiquée par la figure ci-dessus.
Où est située la surface de séparation plexiglas-air ? Représenter schématiquement les angles d'incidence et de réfraction.
Faire varier l'angle d'incidence de 0° à 90°. Qu'observez-vous ?
Relever l'angle d'incidence minimum à partir duquel il y a réflexion totale puis en déduire la valeur de l'indice du plexiglas. Conclure.
3.4 Observation de la dispersion de la lumière.
Remettre le dispositif expérimental dans la configuration du schéma de la figure 29, placer une feuille de papier perpendiculairement au rayon émergent assez loin du demi-disque. Choisir l'angle d'incidence de façon à observer le phénomène de dispersion le mieux possible.
Quelle propriété de la lumière émise par la lampe met-on en évidence ?
Quelle grandeur physique est associée aux différentes radiations composant la lumière blanche ? Quelles sont les limites du domaine visible ?
Quelles sont les longueurs d'onde les plus déviées ? En déduire le sens de variation de l'indice de réfraction avec la longueur d'onde.
Vous disposez d'un prisme. L'intersection des deux faces planes est appelée l'arête du prisme et leur angle l'angle du prisme (voir Figure ci-dessous).
Placer le prisme de plexiglas sur le plateau. Faire varier l'angle d'incidence de façon à obtenir un rayon émergent par la seconde face.
Mettre en évidence la dispersion de la lumière. Faire un schéma représentant les trajets suivis par les rayons bleu, vert et rouge. On pourra observer que la déviation dépend de l'angle d'incidence sur la première face et constater l'existence d'un minimum de déviation.
Dans l'animation ci-dessus vous avez la possibilité de :
faire varier l'angle A du prisme en agissant sur le curseur "AnglePrisme", après l'avoir sélectionné, et en déplaçant le curseur grâce à la souris ou aux touches fléchées gauche et droite
changer l'indice du verre du prisme en agissant sur le curseur "IndiceVerre", après l'avoir sélectionné, et en déplaçant le curseur grâce à la souris ou aux touches fléchées gauche et droite
démarrer l'animation en cliquant sur le bouton "Démarrer"
arrêter l'animation en cliquant sur le bouton "Stop"
réinitialiser la longueur d'onde (en nm) en cliquant sur le bouton "Reset"
