Réflexion Totale Et Fibre Optique

TP : Réflexion totale et fibre optique (1H30)

L’étude de la réfraction d’un point de vue théorique n’est pas étudiée ici. Les élèves doivent simplement constater avec une lanterne et un hémicylindre, les conditions d’une réflexion totale (observations qualitatives et non quantitatives).

Applications du phénomène de réflexion totale : fontaine lumineuse, fibre optique.

A partir d’un site Internet, les élèves effectuent une recherche documentaire sur les applications médicales (travail à la maison).

REFLEXION TOTALE ET FIBRE OPTIQUE

1. REFRACTION ET REFLEXION (expérience élève)

1.1 Expérience (rappel de seconde)

Un rayon lumineux passant d'un milieu transparent à un autre milieu transparent change de direction : c'est le phénomène de réfraction.

Remarque : la réfraction s'accompagne toujours d'une réflexion.

1.2 Mesures

Vérifier que l’on obtient i1 = i’ et i1  i

Pour quelles valeurs de i1 observe-t-on un phénomène de réfraction ?

1.3 Indice de réfraction d’un milieu transparent

Chaque milieu transparent est caractérisé par une grandeur appelée indice de réfraction, notée n.

exemples :

• n(air) = n(vide) = 1

• n (verre) = 1,5

1.4 Conclusion

On a observé un phénomène de réfraction accompagné d’une réflexion pour toutes les valeurs de i1. Dans les cas où l’indice du milieu n°1 est inférieur à l’indice du milieu n°2, seule une partie de la lumière incidente est réfléchie.

2. LA REFLEXION TOTALE (expérience élève)

2.1 expérience :

• milieu 1 : le verre n = 1,5

• milieu 2 : l’air n = 1

On utilise l’hémicylindre en plexiglas

A partir des observations expérimentales, compléter le schéma pour i1 = 35°.

• Compléter le schéma pour i1 = 60 °.

• A partir de quelle valeur de i1 (notée ilimite) n’observe-t-on plus de rayon réfracté ?

• Que devient alors la lumière incidente (observer le rayon réfléchi)

2.2 Conclusion

 Un rayon lumineux peut subir une réflexion totale en passant d’un milieu transparent à un autre milieu transparent d’indice plus petit.

 La réflexion totale se produit si i1 > ilimite.

3. LA LUMIERE GUIDEE

3.1 La fontaine lumineuse (expérience professeur)

Noter les observations quand on laisse l’eau couler.

3.2

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