La Refraction

UNIVERS - TPU3 - RÉFRACTION DE LA LUMIÈRE SECONDE - 2011/2012

TPU3 - Réfraction de la lumière

I - Qu’appelle-t-on réfraction?

Expérience préliminaire :

Sur votre table, on place une pièce dans une tasse. On place l’œil de telle manière que l’on n’observe plus la pièce. On rajoute alors de l’eau sans faire bouger la pièce. Qu’observe-t-on ?

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, annoter la figure ci-dessous correspondant au dispositif expérimental que vous allez utiliser.

Dans ce qui suit, vous trouverez une rapide présentation de trois 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.

II - 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 :

Les rayons perpendiculaires à la surface de séparation ne sont pas réfractés.

1.Quelle(s) manipulation(s) peut-on mettre en oeuvre pour vérifier cette hypothèse? 2.Quels sont les résultats obtenus?

•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.

1. Quelle(s) manipulation(s) peut-on mettre en oeuvre pour vérifier cette hypothèse?

2. Quels sont les résultats obtenus?

•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.

1.Quelle(s) manipulation(s) peut-on mettre en oeuvre pour vérifier cette

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