2nd. T.p
démarche d’investigation.
La
réfraction de la lumière
Ce qu'il faut comprendre.
On appelle réfraction de la lumière le changement de direction que la
lumière subit à la
traversée de la surface de séparation entre deux
milieux transparents.
En vous aidant du schéma précédent, annoter la figure ci-dessous
correspondant au
dispositif expérimental que vous allez utiliser.
Pistes de questionnement.
Dans ce qui suit, vous trouverez une rapide présentation de quatre
scientifiques ainsi qu'un
aperçu de leurs travaux ou
convictions sur le phénomène étudié aujourd'hui (en italique).
Votre travail consiste à concevoir et réaliser une
expérience vous permettant de
confirmer ou non les arguments ou observations des
scientifiques.
Les hypothèses des savants.
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.
Commentaire
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b. Les rayons perpendiculaires à la surface de
séparation ne sont pas réfractés.
Commentaire
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c. L'importance de la réfraction dépend de la densité
du milieu. Il a remarqué que si i1 et i2
sont les angles d'incidence et r1 et r2 les angles
de réfraction et si i1 > i2 alors i1 / i2 > r1 / r2.
Commentaire
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Robert GROSSETÊTE
Maître des études à l’université d’Oxford (1168-1253), 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 :
L'angle de réfraction est égal à la moitié de l'angle
d'incidence.
Réponse
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Johannes KEPLER
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 :
L’angle de réfraction est proportionnel à l’angle
d'incidence pour des valeurs d'angles petites.
Réponse
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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 i) et le sinus de l’angle
de réfraction (sin r).
Cette loi affirme que le rapport sin i / sin r 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.
Commentaire
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