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2DE : PROPAGATION DE LA LUMIÈRE (1)

dimanche 17 octobre 2021, par Oscillo&Becher

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SON ET LUMIÈRE. PROPAGATION DE LA LUMIÈRE

SON ET LUMIÈRE. PROPAGATION DE LA LUMIÈRE

1. SON ET LUMIÈRE

sonlumiere.png

Figure 1 : Émissions de son et de lumière

1.1. Émetteurs et récepteurs

  • Dans le jeu de « glisser-déposer » suivant, remettre les 10 étiquettes microphone, oeil, lampe, haut parleur, diapason, oreille, cordes vocales, LASER, soleil, capteur CCD 1 à leur place.

1.2. Vitesses de propagation

2. PROPAGATION RECTILIGNE DE LA LUMIÈRE. MODÈLE DU RAYON LUMINEUX :

  • Dans un milieu homogène, la lumière se propage en ligne droite.

ModeleRayonLumineux.png

  • On parle de propagation rectiligne de la lumière dans un milieu homogène
  • Dans le vide, la lumière se déplace plus rapidement (C = 300 000 \(km.s^{-1}\) = \(3 \times 10^{8}\) \(m.s^{-1}\)) que dans la matière. La vitesse de la lumière dans le vide correspond à une constante fondamentale C de la physique.
  • Dans l’eau par exemple, la lumière se propage à une vitesse moindre, à v = \(2.25 \times 10^{8}\) \(m.s^{-1}\)..

LumiereEau.png

3. CAS D’HÉTÉROGÉNÉITÉ : CHANGEMENT DE MILIEU :

  • Quand la lumière change de milieu de propagation, elle peut subir plusieurs phénomènes :
    • Un changement de direction dans le milieu initial, c’est la réflexion.
    • Un changement de direction dans le nouveau milieu, c’est la réfraction.
    • Une décomposition en ses éventuelles composantes colorées, c’est la dispersion.

ReflexionRefraction.png

3.0.1. Exemple :

ReflexionRefractionNumeros.png

Figure 2 : Nommer le plus précisément possible chacun des rayons numérotés (Ordre logique des numéros à trouver)

3.0.2. Dispositif expérimental :

3.0.3. Simulations :

  • À l’aide de l’animation geogebra, réaliser les situations suivantes (On notera les valeurs des indices2 de réfraction n des milieux) :
    • Milieu 1 : air (\(n_{1}\) = …..) ; Milieu 2 : air (\(n_{2}\) = …..) remarque ?
    • Milieu 1 : air (\(n_{1}\) = …..) ; Milieu 2 : plexiglas (\(n_{2}\) = …..)
      • Si \(i_{1}\) = 50°, r = ….. \(i_{2}\) = …..
    • Milieu 1 : plexiglas (\(n_{1}\) = …..) ; Milieu 2 : air (\(n_{2}\) = …..)
      • Si \(i_{1}\) = 31°, r = ….. \(i_{2}\) = ….. remarque ?
      • Augmenter progressivement la valeur de \(i_{1}\). remarque ?
  • Quand \(n_{1} = n_{2}\), alors \(i_{2}\) ….. \(i_{1}\)
  • Quand \(n_{1} < n_{2}\), alors \(i_{2}\) ….. \(i_{1}\)
  • Quand \(n_{1} > n_{2}\), alors \(i_{2}\) ….. \(i_{1}\)

3.0.4. Application de la réflexion totale : la fibre optique

fibre.png

  • Le cœur d’une fibre optique doit avoir un indice de réfraction plus grand que celui de la gaine et les rayons lumineux doivent entrer dans la fibre avec une orientation précise pour que la réflexion interne totale se produise et que le signal lumineux puisse être transmis d’une extrémité à l’autre de la fibre optique.3

Notes de bas de page:

1

Un capteur CCD est un composant électronique photosensible servant à convertir de la lumière (visible ou non) en un signal électrique.

2

Indice de réfraction n : grandeur sans unité, caractéristique d’un milieu transparent.

Created: 2021-11-14 dim. 18:01

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