OBSERVATION DE L`INDICE DE RÉFRACTION

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OBSERVATION DE L’INDICE
DE RÉFRACTION
(Cette activité s’adresse à des jeunes du secondaire et plus.)
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Qu’est-ce que la réfraction ?
La réfraction est un phénomène de déviation d’une onde lorsque sa vitesse change entre deux
milieux. Par exemple, lorsqu’une paille est déposée dans un verre d’eau, qu’est-ce qui fait que ce
qu’on voit dans l’eau est différent de ce qu’on voit dans l’air? C’est ce que vous allez comprendre
grâce à l’expérience suivante.
Matériel nécessaire :
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un aquarium rectangulaire rempli d’eau (la hauteur du niveau d’eau devrait être 20 cm ou plus).
un petit objet (ex. pièce de monnaie)
du papier et un crayon
un bâton (ou longue règle) (environ 30 cm)
un peu de lait
un pointeur laser
un grand carton blanc
Réalisation de l’expérience :
• Mettez le bâton dans l’aquarium et observez-le sous plusieurs angles. Voyez-vous une déformation apparente du bâton au point où le bâton pénètre dans l’eau?
• Enlevez le bâton et mettez la pièce de monnaie (A) dans le fond de l’aquarium.
• Placez une feuille à côté de l’aquarium.
• Regardez l’aquarium du haut et marquez à quel endroit vous voyez la pièce de monnaie (position
apparente A’).
• Comparez cette position avec la position A réelle de la pièce.
A
Position
réelle
A’
Position
apparente
Réalisation de l’expérience (suite) :
Pourquoi? C’est parce que la lumière voyage différemment dans l’eau et dans l’air. On appelle ce
phénomène «réfraction». Il existe des équations mathématiques qui expliquent bien ce phénomène
qu’on appelle la réfraction.
La lumière se propage à des vitesses différentes dans chaque milieu transparent, comme l’air, le
verre et l’eau. Par exemple, la lumière voyage plus vite dans l’air (1 000 000 000 km/h) que dans l’eau
(800 000 000 km/h).
En mettant en rapport les vitesses de propagation de deux milieux différents, on peut obtenir des l’information sur la façon dont la lumière sera déviée en passant d’un milieu à l’autre. Ce
qui détermine la vitesse de propagation de la lumière, c’est l’indice de réfraction du milieu.
vitesse_dans_leau = nair = 1
vitesse_dans_lair
neau 1,33
nair est l’indice de réfraction de l’air
neau est l’indice de réfraction de l’eau
Dans le cas observé:
α
β
α
A
Avec:
A’
sin α = neau
sin Β nair
Avec un rapporteur d’angle, il est possible de mesurer les angles et de vérifier le rapport de neau sur
nair.
Une fois la réfraction observée, il est possible, à partir du même montage, d’observer la réflexion
totale interne.