Calcul des Angles d’Incidence

Calcul des Angles d’Incidence

Comprendre le Calcul des Angles d’Incidence

Lors d’une séance de laboratoire en classe de seconde, les élèves étudient la réflexion et la réfraction de la lumière.

Une expérience clé consiste à mesurer l’angle d’incidence de la lumière lorsqu’elle frappe une surface entre deux milieux différents.

Cet exercice permet de comprendre comment la lumière se comporte à l’interface de deux milieux transparents ayant des propriétés optiques différentes.

Pour comprendre le Calcul de l’Indice de Réfraction, cliquez sur le lien.

Données Fournies:

  • Indice de réfraction du premier milieu (air) : \( n_1 = 1,00 \)
  • Indice de réfraction du deuxième milieu (verre) : \( n_2 = 1,52 \)
  • Angle de réfraction observé : \( r = 30^\circ \)

Question:

Utilisez les données fournies pour calculer l’angle d’incidence \( i \) de la lumière frappant la surface de séparation entre l’air et le verre. Assumez que la lumière se propage initialement dans l’air et entre ensuite dans le verre.

Correction : Calcul des Angles d’Incidence

Données Utilisées:

  • Indice de réfraction de l’air, \( n_1 = 1.00 \)
  • Indice de réfraction du verre, \( n_2 = 1.52 \)
  • Angle de réfraction observé, \( r = 30^\circ \)

Formule Utilisée:

D’après la loi de Snell :

\[ n_1 \cdot \sin(i) = n_2 \cdot \sin(r) \]

Étape 1: Conversion de l’angle de réfraction en radians.

Pour utiliser les fonctions trigonométriques dans les calculs, il est nécessaire de convertir les angles de degrés en radians.

La conversion est donnée par:

\[ \text{radians} = \text{degrés} \times \frac{\pi}{180} \]

Ainsi, pour \( r = 30^\circ \):

\[ r_{\text{rad}} = 30 \times \frac{\pi}{180} \] \[ r_{\text{rad}} = \frac{\pi}{6} \text{ radians} \]

Étape 2: Calcul de \( \sin(r) \).

Utilisons maintenant la valeur de \( r \) en radians pour trouver \( \sin(r) \):

\[ \sin\left(\frac{\pi}{6}\right) = \frac{1}{2} \]

Étape 3: Réarrangement de la loi de Snell pour isoler \( \sin(i) \).

Substituons \( n_1 \), \( n_2 \), et \( \sin(r) \) dans la loi de Snell :

\[ 1.00 \cdot \sin(i) = 1.52 \cdot \frac{1}{2} \] \[ \sin(i) = \frac{1.52 \cdot 0.5}{1.00} = 0.76 \]

Étape 4: Calcul de l’angle d’incidence \( i \).

Pour trouver \( i \), nous prenons l’arc sinus de \( \sin(i) \):

\[ i = \sin^{-1}(0.76) \]

Étape 5: Conversion de \( i \) en degrés.

Convertir l’angle \( i \) de radians en degrés pour obtenir la réponse finale :

\[ i_{\text{deg}} = i_{\text{rad}} \times \frac{180}{\pi} \]

Conclusion

Les valeurs intermédiaires des calculs sont toutes indiquées. En convertissant et en substituant ces valeurs, nous trouvons que l’angle d’incidence \( i \) est approximativement de \( 49.46^\circ \).

Ce résultat montre que la lumière frappant le verre à cet angle sera réfractée à \( 30^\circ \) selon la loi de Snell.

Calcul des Angles d’Incidence

D’autres exercices de physique seconde:

Calcul du Grandissement de l’image

Calcul du Grandissement de l’image

Calcul du Grandissement de l'image Comprendre le Calcul du Grandissement de l'image Lors d'une expérience en classe de seconde, les élèves utilisent une lentille convergente pour projeter l'image d'un objet sur un écran. L'objet en question est une flèche verticale de...

Propriétés des Ondes Mécaniques sur l’Eau

Propriétés des Ondes Mécaniques sur l’Eau

Propriétés des Ondes Mécaniques sur l'Eau Comprendre les Propriétés des Ondes Mécaniques sur l'Eau Une onde mécanique progressive se propage à la surface de l'eau. Un observateur remarque que lorsqu'une pierre est jetée dans l'eau, cela génère des vagues circulaires....

La force du vent sur un voilier

La force du vent sur un voilier

La force du vent sur un voilier Comprendre La force du vent sur un voilier Un voilier navigue sur un lac. Le bateau subit deux forces principales dues au vent : une force due au vent qui souffle et une force due à la réaction de la voile. Nous considérons que ces...

Calcul de la poussée d’Archimède

Calcul de la poussée d’Archimède

Calcul de la poussée d'Archimède Comprendre le Calcul de la poussée d'Archimède Dans le cadre d'un projet de classe, les élèves de seconde ont conçu un petit sous-marin en plastique. Afin de comprendre comment ce sous-marin peut flotter ou s'enfoncer dans l'eau, il...

Calcul de la Résultante des Forces

Calcul de la Résultante des Forces

Calcul de la Résultante des Forces Comprendre le Calcul de la Résultante des Forces Sarah et Tom participent à une compétition de science où ils doivent concevoir un petit véhicule qui peut se déplacer le plus loin possible sur une piste plane. Ils utilisent un...

Lois de la Réfraction

Lois de la Réfraction

Lois de la Réfraction Comprendre la Lois de la Réfraction Un rayon lumineux passe de l'air dans l'eau. On souhaite étudier la réfraction de ce rayon lumineux. Données: Indice de réfraction de l'air, \( n_{\text{air}} = 1 \) Indice de réfraction de l'eau, \(...

Calcul de la vitesse d’un parachutiste

Calcul de la vitesse d’un parachutiste

Calcul de la vitesse d'un parachutiste Comprendre le Calcul de la vitesse d'un parachutiste Lors d'un saut en parachute, un parachutiste de masse constante effectue une chute libre avant d'ouvrir son parachute. Cet exercice propose de calculer la vitesse du...

Freinage d’urgence

Freinage d’urgence

Freinage d'urgence Comprendre le Freinage d'urgence Un conducteur roule à 90 km/h lorsqu’il aperçoit un obstacle à 70 mètres devant lui. Son temps de réaction est de 0,8 s avant de commencer à freiner. La voiture décélère uniformément à 6 m/s² une fois les freins...

Analyse Dynamique d’une Météorite

Analyse Dynamique d’une Météorite

Analyse Dynamique d'une Météorite Comprendre l'Analyse Dynamique d'une Météorite Les astronomes ont repéré une petite météorite qui s'approche de la Terre. Pour évaluer les risques et comprendre la dynamique de sa trajectoire, ils ont besoin de calculer sa vitesse...

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *