Fibre optique, piscine trompeuse : quand la lumière ne sort plus de l’eau.
www.ndolomath.comFiche de révision de Physique : « Réflexion totale et dioptre plan », proposée par ndolomath.comndolomath
Réflexion totale et dioptre plan
💡 Idée principale : quand la lumière passe d’un milieu plus réfringent à un milieu moins réfringent, elle peut être totalement réfléchie au-delà d’un angle limite. Un dioptre plan donne des images rapprochées.
Étapes résumées
Un dioptre est la surface de séparation de deux milieux transparents.
Angle limite : (avec ).
Au-delà, il y a réflexion totale.
Un objet dans l’eau paraît moins profond qu’il ne l’est.
La réflexion totale
1. Angle limite
Pour l’eau vers l’air : , donc .
Applications
Fibre optique
La lumière rebondit à l’intérieur : Internet, endoscopie.
Prismes à réflexion totale
Jumelles, périscopes.
Diamant
Il brille grâce aux réflexions totales.
Mirages
Sur une route chaude, le ciel semble se refléter.
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2. Comprendre : quand la lumière reste prisonnière
Quand la lumière passe d’un milieu plus réfringent vers un milieu moins réfringent (de l’eau vers l’air), le rayon s’écarte de la normale. Au-delà d’un certain angle, appelé angle limite, il ne peut plus sortir : toute la lumière est réfléchie. C’est le principe de la fibre optique qui transporte Internet sous l’océan jusqu’à Kribi.
Le dioptre plan
3. Image d’un objet sous l’eau
Un caillou au fond d’une rivière paraît plus proche de la surface. Pour une observation proche de la normale, la profondeur apparente vaut environ la profondeur réelle divisée par 1,33.
Exemple guidé
Une piscine a 2 m de profondeur. Quelle profondeur apparente pour un observateur au-dessus ?
Solution : . Attention : la piscine est plus profonde qu’elle ne paraît !
Angle limite et profondeur apparente
Exercice type
Énoncé
Calcule l’angle limite pour le passage verre (n = 1,50) → air.
Solution
. : au-delà, réflexion totale.
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La piscine trompeuse
Un caillou est au fond d’un bassin de 1,33 m. À quelle profondeur semble-t-il, vu presque à la verticale ?
Solution : Profondeur apparente : . Le fond paraît moins profond qu’il ne l’est : prudence avant de plonger !
À toi de jouer
1. Peut-il y avoir réflexion totale de l’air vers l’eau ?
2. Quelle technologie utilise la réflexion totale pour Internet ?
3. Profondeur réelle 1,33 m. Profondeur apparente ?
Réponses : non · la fibre optique · environ 1 m. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
Erreurs fréquentes
La réflexion totale n’existe que du milieu le plus réfringent vers le moins réfringent.
Dans la formule, est le plus grand indice.
L’objet sous l’eau paraît plus haut, pas plus bas.
Méthode
Vérifie le sens du passage (), calcule l’angle limite, puis compare-le à l’angle d’incidence.
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