Dispersion de la lumière par un demi-cylindre   

TP n°7 (Physique)

But :

- Découvrir la seconde loi de Descartes sur la réfraction.

- Comprendre le phénomène de dispersion de la lumière à partir de la loi de réfraction.

I°)Loi de la réfraction :

 1°) Montage :

* Positionner une fente sur le support magnétique juste après la lanterne.

* Installer un demi-cylindre transparent en Plexiglas sur le trajet du rayon lumineux (cf Fig 1). S’assurer que le rayon

    atteint, en son centre, la surface de séparation des deux milieux (air et Plexiglas).

* Placer un filtre rouge juste après la fente.

   Compte rendu :

        - Indiquer sur  le dessin ci-dessus (s’aider du livre p 39) : le rayon incident, le rayon réfracté,

            l’angle d’incidence, l’angle réfracté, le point d’incidence et la normale à la surface de séparation.

         - Essayer de définir le phénomène de réfraction.

2°) Mesures :

* Faire tourner le demi-cylindre et effectuer des mesures de i₁ et i₂, tout en complétant le tableau ci-dessous.

(Pour identifier le rayon réfracté placer une feuille de papier blanche derrière le demi-cylindre).

Compte rendu :

   - Tracer sur du papier millimétré la courbe donnant sin i₂= f(sin i₁).

  -  Que constatez-vous concernant cette courbe ?

  -   Ecrire une relation de la forme sin i₂= k´ sin i₁ en calculant k.

  - La seconde loi de la réfraction (énoncée par Descartes) étant n₂ ´ sin i₂=n₁´ sin i₁ avec n₁ indice de l’air.

 - Identifier k puis en déduire l’indice n₂ du Plexiglas (n₁=1,0).

II°) Dispersion de la lumière :

* Enlever le filtre et placer vous à i₁= 60°.

* Observer les couleurs en plaçant une feuille de papier blanche (pliée en deux) à environ 30 cm du ½ cylindre.

* Placer un prisme (cf figure 2) juste au dessus du demi-cylindre de façon à améliorer

vos observations.

Compte rendu :

- Tracer les rayons incidents et  réfractés correspondants au bleu et au rouge sur le dessin ci-joint.

- Quelle est le rayon le plus dévié ?

- Que peut-on dire du rayon rouge et du rayon bleu avant le passage dans le prisme (ou dans le ½ cylindre).

- Quelle est la relation entre i_1B (angle d’incidence bleu) et i_1R (angle d’incidence rouge) ?

- Cette relation est elle encore valable entre i_2B (angle réfracté bleu) et i_2R (angle réfracté rouge).

- Faire une phrase de conclusion pour expliquer le phénomène de dispersion de la lumière.

 - Pourquoi a-t-on utilisé un filtre rouge lors de la 1^ere expérience ?