T.P.3     Détermination de l’indice de réfraction de l’eau

 

I] Matériel

 

-          demi-cylindre rempli d’eau

-          disque gradué supportant le demi-cylindre

-          source lumineuse éclairant le demi-cylindre en son centre

-          générateur (6 ou 12 V)

 

But : déterminer l’indice de réfraction de l’eau en déduire la célérité de la lumière dans ce milieu.

 

I) réalisation du montage

 

Q1) Réaliser le montage expérimental en observant la marche d’un rayon lumineux . Dessiner le schéma de montage en faisant apparaitre les rayons incident et réfracté.

Q2) Faire apparaître les angles d’incidence i et de réfraction i’ ainsi que la normale à la surface au dioptre  en prenant une position quelconque pour le disque gradué.

Q3) Rappeler les 2 lois de la réfraction. L’indice de réfraction de l’eau est noté n’ et l’indice de réfraction de l’air est noté n (avec n = 1)

 

II] Mesures

 

 Q4) Exprimer la valeur de sin i en fonction de n’ , n et sin i. Quel type de relation lie ses grandeurs ? Quelle courbe permettrait de déterminer graphiquement la valeur de n’ ? A quoi correspondrait n’ sur la courbe ?

 

Q5) Faire varier l’angle d’incidence i en tournant le disque et en notant à chaque fois la valeur de l’angles i’.  Remplir le tableau suivant :

 

 

i1 (°)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

 

i1’ (°)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i2 (°)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin i’

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III] Détermination expérimentale de l’indice de réfraction de l’eau

 

Q5) Tracer la courbe sin i en fonction de sin i’ (sin(i) = f (sin(i’ ))

 

Q6) Déterminer le coefficient directeur ou pente de la courbe. En déduire la valeur de l’indice de réfraction de l’eau n’.

 

Q7) A partir de la valeur de n’, trouver la valeur de la célérité de la lumière dans l’eau. On rappelle que la célérité de la lumière dans le vide est c = 3,00x108 m.s-1.