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Institut des sciences agrovétérinaires                          Module 1^erbio-physique

Département des sciences vétérinaires

Série n^o 1

Exercice 1 

Un rayon lumineux dans l’air tombe sur la surface d’un liquide ; il fait un angle α=56^oavec le plan horizontal.

La déviation entre le rayon incident et le rayon réfracté est  θ= 13, 5^o. Quel est l’indice n du liquide ?

Exercice 2 :

Le tableau ci-contre donne les longueurs d’onde, dans le vide, de deux radiations monochromatiques et les indices correspondants pour deux types de verre différents.

1) Calculer les fréquences de ces ondes lumineuses. Dépendent-elles de l’indice du milieu ?

On prendra c₀ = 2, 998.108 m.s⁻¹et υ=c/λ.

Couleur	λ0(nm)	n(crown)	n(flint)
Rouge	656.3	1.504	1.612
Bleu	486.1	1.521	1.671

2) Calculer les célérités et les longueurs d’onde de la radiation rouge dans les deux verres.

3) a) Un rayon de lumière blanche arrive sur un dioptre plan air-verre, sous l’incidence i = 60^o. L’indice de l’air est pris égal à 1. Rappeler les lois de Descartes relatives à la réfraction de la lumière.

b) Calculer l’angle que fait le rayon bleu avec le rayon rouge pour un verre crown, puis pour un verre flint. Faire une figure.

c) Quel est le verre le plus dispersif ?

Exercice 3 :

On souhaite que le trajet des rayons lumineux soit le suivant dans un prisme à 45°. Le milieu environnant est l’air.

- A quelle condition sur l’indice n du prisme la réflexion totale est-elle possible ?

Exercice 4 :

Un poisson est posé sur le fond d’un lac: il regarde vers le haut et voit à la surface de l’eau (d’indice n = 1, 33) un disque lumineux de rayon r, centré a sa verticale, dans lequel il aperçoit tout ce qui est au-dessus de l’eau.

1) Expliquer cette observation.

2) Le rayon du disque est r = 3m. A quelle profondeur se trouve le poisson ?

 

Exercice 5 :

Sur la face supérieure d’une lame de verre formée de deux dioptres plans parallèles, d’épaisseur e=8cm, d’indice n₂=1.5, plongée dans l’air dont on supposera l’indice n₁égal à 1, arrive un pinceau lumineux sous une incidence θ=60^o.

1. Quel est l’angle de la transmission dans la lame ?
2. Quel est l’angle d’émergence de la lame ?
3. Quelle est la déviation angulaire totale du rayon ?
4. Calculer la déviation latérale d du faisceau en fonction de e, des angles d’incidence et d’émergence sur l’interface supérieure ?

Exercice 6:

On utilise un prisme de verre d’indice n = 1,50. Sa section principale est un triangle ABC, rectangle en A tel que l’angle en B soit égal à 70°. Un rayon lumineux dans le plan ABC rencontre le prisme en I sur le côté AB perpendiculairement à AB.

1- Sachant que le rayon incident est dans l’air, étudier la marche de la lumière jusqu’à la sortie du prisme.

2- On plonge le prisme dans un liquide d’indice n’. Entre quelles limites doit être compris l’indice n’ si l’on veut que la lumière ne subisse qu’une seule réflexion totale ?