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Angle limite de réfraction. Application.

Du phénomène physique à l’application pratique. Angle limite de réfraction. Application. i=30°. Verre: n 1 =1.51. Air: n 2 =1,00. En passant du verre dans l’air, le rayon lumineux est réfracté. i=41°. Verre: n 1 = 1.51. Air: n 2 = 1,00.

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Presentation Transcript

  1. Du phénomène physique à l’application pratique Angle limite de réfraction. Application.

  2. i=30° Verre: n1=1.51 Air: n2=1,00 En passant du verre dans l’air, le rayon lumineux est réfracté.

  3. i=41° Verre: n1=1.51 Air: n2=1,00 En passant du verre dans l’air, le rayon lumineux est toujours réfracté.

  4. i=64° Verre: n1=1.51 Air: n2=1,00 Le rayon lumineux ne sort plus du verre, il subit une réflexion totale.

  5. A partir d’une certaine valeur de l’angle d’incidence i, la lumière passant du verre dans l’air n’est plus réfractée, elle subit une réflexion totale : cet angle s’appelle angle limite de réfraction verre-air, on le note imax . Calculons la valeur de cet angle limite imax. Appliquons la loi de réfraction de Snell-Descartes : n1 . sin i = n2 . sin r D’où : sin r = n1/n2 x sin i avec n1 = 1.51 et n2 = 1.00 Soit : sin r = 1.51/1,00 x sin i = 1.51 x sin i Or : sin r doit toujours être inférieure ou égale à 1. (Un sinus est compris dans l’intervalle [-1;+1] D’où : Þ • sin i < 1/1.51 sin r < 1 1.51 x sin i < 1 Þ Þ • i < 41.5° Þ • sin i < 0.662 L’angle limite pour la réfraction verre-air est : imax = 41.5°, au-delà de cette valeur, on n’observe plus de réfraction, il se produit une réflexion totale : Voir illustration

  6. Angle limite de réfraction verre-air imax=41.5° Verre n1=1.51 Air n2=1.00

  7. Application : les fibres optiques Les fibres optiques permettent de conduire la lumière sur de très grandes distances. Une fibre de verre peut être constituée de : Partie externe de la fibre Indice : n1 Indice : n2 Partie interne : Cœur de la fibre Les deux indices de réfraction doivent être assez proches, avec la première condition suivante : n2 › n1 Exemple :n2=1.52et n1=1.50 Deuxième condition : L'angle d'incidence i de la lumière sur la paroi de séparation des deux milieux doit être supérieur à l’angle limite de réfraction imax Comment une fibre optique conduit-t-elle la lumière ?

  8. Un piège à lumière !!! Le principe de fonctionnement d’une fibre optique est basé sur la réflexion totale de la lumière à la surface de séparation des deux milieux. n1 n2 La lumière se propage dans le cœur de la fibre par réflexions totales successives sur la paroi de séparation des deux milieux.

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