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Feuille d'activités de la leçon : Angle critique de réflexion interne totale Physique

Dans cette feuille d’activités, nous nous entraînerons à relier les trajectoires des rayons lumineux réfractés et réfléchis intérieurement aux indices de réfraction des milieux qu'ils traversent.

Q1:

Laquelle des formules suivantes décrit correctement la relation entre l'angle critique à la réflexion interne totale𝑡𝑒𝑡𝑎 pour un rayon lumineux, l'indice de réfraction 𝑛 du matériau dans laquelle la lumière se propage, et l'indice de réfraction 𝑛 du matériau lorsque la lumière est réfléchie par sa surface?

  • Asin𝑡𝑒𝑡𝑎=𝑛𝑛
  • Bsin𝑡𝑒𝑡𝑎=𝑛𝑛
  • C𝑡𝑒𝑡𝑎=𝑛𝑛
  • D𝑡𝑒𝑡𝑎=𝑛𝑛sin
  • Esinsin𝑡𝑒𝑡𝑎=𝑛𝑛

Q2:

Quel est l’angle critique pour un rayon lumineux qui passe de l'eau vers l'air? où l'indice de réfraction est de 1,33 pour l'eau et 1,00 pour l'air? Réponds au degré près.

Q3:

Quel est l’angle critique d’un rayon lumineux se déplaçant dans l’eau, dont l'indice de réfraction vaut 1,33, et arrivant sur une surface de glace au dessus de l'eau, sachant que l'indice de réfraction de la glace vaut 1,31? On donnera une réponse arrondie au degré.

Q4:

Les rayons lumineux empruntent les trajectoires illustrées par le diagramme entre les substances ayant un indice de réfraction 𝑛,𝑛, et 𝑛. Trois trajectoires sont représentées pour les rayons hypothétiques - rayon I, rayon II et rayon III - qui émergent de la substance avec l'indice de réfraction 𝑛 pour se transformer en substance ayant l'indice de réfraction 𝑛.

Lequel des rayons 𝑛,𝑛, et 𝑛 est le plus grand indice de réfraction?

  • A𝑛
  • B𝑛
  • C𝑛

Lequel des rayons 𝑛,𝑛, et 𝑛 est le plus petit indice de réfraction?

  • A𝑛
  • B𝑛
  • C𝑛

Lesquels des rayons I, II et III indiquent correctement le chemin emprunté par la lumière?

  • ARayon I
  • BRayon III
  • CRayon II

Q5:

Des rayons de lumières se propagent dans une couche de kérosène qui flotte sur de l'eau dont l'indice de réfraction vaut 1,33. Les rayons lumineux qui sont incidents à l'interface sous un angle de 16,9 ou moins subisent une réflexion interne totale. Quel est l'indice de réfraction du kérosène? Donnet a réponse à deux décimales.

Q6:

L'angle critique requis pour la réflexion interne totale à la limite entre deux substances est de 30. L’indice de réfraction du milieu à partir duquel la lumière est réfléchie est 1,1. Quelle est la différence entre l'indice de réfraction du milieu d'où la lumière est réfléchie et l'indice de réfraction du milieu dans lequel la lumière se propage avant d'être réfléchie ?

Q7:

Le diagramme montre un rayon lumineux qui est transmis de la substance I à la substance II sous un angle 𝑡𝑒𝑡𝑎 par rapport à la limite entre les substances. Le rayon est totalement réfléchi à l'intérieur de la substance II à la limite de la substance III. Pour tout angle 𝑡𝑒𝑡𝑎 supérieur à 𝑡𝑒𝑡𝑎, le rayon lumineux est transmis à la substance II. Déterminez l'angle 𝑡𝑒𝑡𝑎 au degré près.

Q8:

Des rayons lumineux suivent les trajectoires représentées par le schéma. Détermine la différence entre les angles 𝜃 et 𝜃. Donne ta réponse au degré près.

Q9:

Un rayon lumineux se propage d'une extrémité d'un câble de fibre optique à l'autre, comme le montre le schéma. À mi-chemin entre les extrémités du câble, le rayon est incident sur la limite entre le noyau de la fibre et sa gaine à un angle négligeable supérieur à l'angle critique.

Combien de nanosecondes faut-il pour que le rayon passe d'une extrémité à l'autre du câble de fibre ?

Si un câble comme celui qui est montré était posé autour de la surface de la Terre et qu'un rayon lumineux se propageait le long de celle-ci, en se réfléchissant comme le montre le diagramme, combien de fois par seconde le rayon lumineux passerait-il à travers toute la longueur du câble ? Utilise une valeur de 6‎ ‎370 km pour le rayon de la Terre. Réponds au centième près.

Q10:

Calcule l’angle critique d’un rayon lumineux passant d’un morceau de verre à l’air, sachant que l’angle de réfraction est de 29 lorsqu'un rayon lumineux arrive depuis l'air sur la même surface du morceau de verre avec un angle d'incidence de 45.

  • A43
  • B29
  • C46
  • D37

Cette leçon comprend 17 questions additionnelles pour les abonnés.

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