TP n°3

Détermination de l’indice de réfraction de radiations lumineuses

I) Etude expérimentale

1) Rappel

Donner les définitions des lois de Descartes sur la réfraction et de l’indice de réfraction.

2) Montage

Réaliser le montage suivant :

3) Observation

Reproduire le schéma de montage sur votre compte rendu (au moins 15 cm sur 15 cm) et dessiner la marche des rayons lumineux. Qu’observez-vous ?

II) Détermination de l’indice de réfraction des radiations lumineuses rouges et bleues

1) Détermination de l’angle de réfraction i₁ dans le verre

Dessiner sur votre schéma la normale à la surface 1 du prisme. En déduire l’angle d’incidence i₁ du rayon lumineux sur le prisme. Dessiner cet angle. D’après la loi de Descartes sur la réfraction déterminer les angles de réfaction i₂ du rouge et du bleu. Dessiner les rayons les lumineux rouges et bleu dans le prisme ainsi que l’angle i₂.

2) Détermination de l’angle d’incidence i₃

L’angle au sommet du prisme est a = 30°. Dessiner la normale au dioptre (surface 2). En déduire l’angle d’incidence i₃ des rayons lumineux rouge et bleu sur cette surface. Dessiner cet angle sur votre schéma.

3) Détermination de l’indice de réfraction du rouge et du bleu pour le prisme

A l’aide du rapporteur déterminer la valeur de l’angle de réfraction i_4(rouge) et i_4(bleu) à la sortie du prisme. Dessiner cet angle sur votre schéma. A l’aide de la loi de Descartes sur la réfraction, en déduire les indices de réfraction du rouge et du bleu pour le verre constituant le prisme. On rappel que l’indice de réfaction de l’air est n = 1,00.

4) Détermination de la célérité des radiations bleue et rouge dans le prisme.

A l’aide de la formule de l’indice de réfraction déterminer la valeur de la célérité de la radiation rouge v(rouge) et bleu v(bleu) dans le prisme. Quelle est celle qui va le plus vite dans le prisme ? Quelle est celle qui va le plus vite dans l’air ?

III) Le Laser

1) Définition

Donner la définition du laser.

2) Détermination de la célérité du laser dans le prisme

Refaire l’expérience précédente en dessinant le schéma correspondant avec les angles i₁, i₂,i₃,i₄. En déduire l’indice de réfaction de la radiation monochromatique du laser puis sa célérité dans le prisme.

I) indice de réfraction de l’eau

1) Etude expérimentale

Un rayon laser provenant de l’air arrive à la surface de l’eau avec un angle d’incidence i₁. Il est réfracté avec un angle de réfraction i₂. Dessiner le schéma correspondant en n’oubliant pas la normale à la surface, i₁ et i₂. Mesurer les angles i₁ et i₂ avec un rapporteur.

2) indice de réfraction de l’eau

A l’aide de la seconde loi de Descartes, déterminer l’indice de réfraction de l’eau n(eau) ainsi que la célérité de la lumière dans l’eau v(eau).