Réfraction de la lumière, indice de réfraction

Matériel

• Modèle 3D d'un rayon lumineux franchissant l'interface de deux milieux transparents
• Curseurs d'angle d'incidence, d'indice de réfraction et de distance focale
• Rapporteur virtuel mesurant les angles par rapport à la normale

Protocole

1. Faire varier l'incidence à indice fixe

   Dans la vue 1, fixez « Indice de réfraction » à 1,5 et faites varier « Angle d'incidence » de 5° à 80°. Notez les couples (i, r) ; le rayon réfracté se rapproche de la normale dans le milieu plus réfringent. Calculez sin i / sin r pour chaque couple : il reste presque constant.

2. Vérifier la loi de Snell

   Pour trois valeurs de n₂ (p. ex. 1,0 ; 1,5 ; 2,0), gardez l'incidence à 35° et lisez l'angle r. Vérifiez $n_1\sin i=n_2\sin r$ avec n₁ = 1 (air) : plus n₂ est grand, plus r diminue — le rayon se rapproche de la normale.

3. Déterminer l'angle critique

   Inversez le sens de propagation (milieu d'indice élevé vers faible), puis augmentez l'incidence jusqu'à ce que le rayon réfracté disparaisse. Lisez l'angle et comparez-le à l'angle critique $\sin i_c=n_2/n_1$.

4. Explorer le curseur de focale dans la vue 2

   Dans la vue 2, faites varier « Distance focale » et observez les rayons converger ou diverger après l'interface. Lien : à courbure égale, un indice plus fort converge davantage — prémisse des lentilles minces ; prévoyez la déviation avant de bouger le curseur, puis vérifiez.

Simulation

Histoire de l’expérience

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