Activité (2nde) : etude du phenomene de refraction








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Activité (2nde) : ETUDE DU PHENOMENE DE REFRACTION



Objectifs :

  • Savoir ce qu’est le phénomène de réfraction.

  • Concevoir et réaliser des expériences permettant de confirmer ou non les observations ou lois proposées par différents scientifiques au sujet de ce phénomène.


I ) MISE EN EVIDENCE DU PHENOMENE DE REFRACTION




Le faisceau réfracté n’a pas la même direction que le faisceau………………. ..

Lorsque la lumière traverse la surface de séparation eau - air elle subit un brusque ……………………………….. de direction : c’est le phénomène de……………………………….de la lumière.

II ) VOCABULAIRE ET NOTATIONS





SI : _____________________________


IR’ : ____________________________

(NN’) :___________________________

i1 = SIN : _________________________

i2 = N’IR’ : _______________________

S

vue de dessus

III) LE MATERIEL DONT VOUS DISPOSEZ 

Observer le dispositif (discoptic).

Placer le demi-cylindre de plexiglas sur le disque gradué pour pouvoir mesurer simplement l'angle d'incidence i1 et l'angle de réfraction i2.

Compléter le schéma (graduations 0° et 90°, normale NIN', rayon incident SI, angle d'incidence i1, rayon réfracté IR', angle de réfraction i2).

IV) LE TRAVAIL A REALISER

Dans ce qui suit, vous trouverez une rapide présentation de quatre scientifiques ainsi qu'un aperçu de leurs travaux ou convictions sur le phénomène de réfraction.

Votre travail consiste à concevoir et réaliser des expériences vous permettant de confirmer ou non les observations ou lois proposées par les différents scientifiques.

Vous rédigerez un compte rendu de votre travail en indiquant les expériences réalisées, vos observations et vos conclusions (les différentes propositions des savants sont-elles confirmées ou infirmées)
IV-1) Claude PTOLEMEE



Claude PTOLÉMÉE, (IIème siècle après JC)
Claudius Ptolemaeus, communément appelé Ptolémée était un astronome et astrologue grec qui vécut à Alexandrie (aujourd’hui en Égypte). Il est également l’un des précurseurs de la géographie.

Ptolémée fut l’auteur de plusieurs traités scientifiques.

Il a observé que :



a. Le rayon incident et le rayon réfracté sont situés dans un plan perpendiculaire à la surface

de réfraction.

b. Les rayons perpendiculaires à la surface de séparation ne sont pas réfractés.

c. Lorsque le rayon lumineux passe d’un premier milieu transparent à un deuxième milieu transparent plus dense, l’angle de réfraction est plus petit que l’angle d’incidence.

d. Lorsque le rayon lumineux passe d’un premier milieu transparent à un deuxième milieu transparent moins dense, l’angle de réfraction est plus grand que l’angle d’incidence.
IV-2 Robert GROSSETÊTE




Maître des études à l’université d’Oxford (1168-1253), il fut l'un des pionniers de la méthode expérimentale en affirmant : l'expérimentation est le meilleur moyen de l'étude de la réflexion et de la réfraction de la lumière.

S'appuyant sur les traités d'optique d’Ibn al-Haytham, il étudie les rayons directs, les rayons réfléchis, les rayons déviés. Il s'intéresse à la formation de l'arc-en-ciel et travaille sur les lentilles et les miroirs.







La loi de la réfraction qu'il a proposée est :


  1. L'angle de réfraction est égal à la moitié de l'angle d'incidence.





IV-3) Johannes KKEPLER



Physicien allemand (1571-1630) était convaincu que la bonne équation devait prendre la forme d’une fonction trigonométrique. Il n’a pas découvert cette équation mais a proposé :



  1. L’angle de réfraction est proportionnel à l’angle d'incidence pour des valeurs d'angles petites.





IV-4) René DESCARTES






Philosophe et savant français (1596-1650)

On lui attribue la loi de la réfraction (1637) qui fait intervenir le sinus de l’angle d’incidence (sin i1) et le sinus de l’angle de réfraction (sin i2).

Cette loi affirme que :





  1. le rapport sin i1 / sin i2 est constant lorsque la lumière passe d'un milieu transparent à un autre.



Remarque : Quelques années avant Descartes, un physicien hollandais nommé Snell avait également affirmé la même chose.





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