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La figure montre le trajet d’un rayon lumineux à travers un prisme triangulaire. Lequel des énoncés suivants est la signification physique de l’angle 𝛼 ? (A) L’angle 𝛼 est directement proportionnel au rapport de la base du prisme sur la hauteur du prisme. (B) L’angle 𝛼 est directement proportionnel à l’indice de réfraction d’un prisme. (C) L’angle 𝛼 est l’angle critique du prisme pour la réflexion interne totale. (D) L’angle 𝛼 est l’angle sous lequel la direction du trajet d’un rayon lumineux change lorsque le rayon traverse un prisme. (E) L’angle 𝛼 est l’angle par lequel un prisme devrait être tourné autour de son sommet afin de produire une réflexion interne totale du rayon incident représenté.
Dans cette question, on nous demande de regarder l’angle 𝛼 indiqué sur la figure. Pour comprendre ce que cela représente, rappelons d’abord comment le trajet emprunté par la lumière change lorsqu’elle pénètre dans un milieu d’indice de réfraction différent. Lorsque la lumière passe de l’air ambiant au prisme, l’indice de réfraction augmente. Par conséquent, le rayon de lumière se réfractera vers la normale à la surface du prisme.
Cependant, lorsque la lumière quitte le prisme, l’indice de réfraction diminue à nouveau. Cela signifie que le rayon de lumière se réfracte par rapport à la normale au point où il sort. On peut voir que lorsqu’un rayon de lumière traverse le prisme, sa déviation totale est due à deux réfractions : une lorsqu’il entre et une lorsqu’il sort.
On peut trouver l’angle de déviation totale en ajoutant des lignes pointillées représentant la direction selon laquelle le rayon pénètre dans le prisme et la direction selon laquelle il quitte le prisme. Cet angle se trouve être 𝛼, l’angle sur lequel porte la question.
Par conséquent, parmi nos propositions de réponse, on peut voir que l’angle 𝛼 est l’angle par lequel la direction du trajet d’un rayon lumineux change lorsque le rayon traverse le prisme. On choisit donc la réponse (D) comme réponse finale.
