Optique géométrique : prisme : trajet d'un rayon et étude de la déviation

Summary

Cette vidéo explore le comportement de la lumière lorsqu'elle traverse un prisme, mettant en évidence le phénomène de double réfraction. On y découvre comment un rayon lumineux subit des déviations aux différents dioptres du prisme, avec des calculs basés sur les lois de Snell et des relations trigonométriques. La vidéo aborde également les conditions nécessaires pour que la lumière émerge du prisme, ainsi que la manière de calculer la déviation minimale. Grâce à des représentations graphiques, elle illustre les relations entre l'angle d'incidence et la déviation, offrant une compréhension approfondie des principes de l'optique.

Takeaways

• 🌈 La vidéo explique le comportement de la lumière lorsqu'elle passe à travers un prisme, notamment la réfraction double.
• 🔍 Un rayon lumineux incident arrive au premier dioptre, avec un angle d'incidence noté i.
• 📏 L'indice de réfraction de l'air est 1, tandis que celui du verre est 1,5, ce qui influence la direction de la lumière.
• 👉 Lorsque la lumière passe de l'air au verre, elle se rapproche de la normale, provoquant un angle de réfraction r inférieur à i.
• 🔄 Au deuxième dioptre, le rayon passe d'un milieu plus réfringeant (verre) à un milieu moins réfringeant (air), ce qui fait s'éloigner le rayon de la normale.
• ⚖️ Trois formules importantes sont dérivées des lois de Snell et de la trigonométrie dans le prisme pour calculer les angles de réfraction.
• ⚠️ La réflexion totale peut se produire à la sortie du prisme si certaines conditions sur les angles sont respectées.
• 📐 La déviation d'un rayon est calculée en additionnant les déviations à chaque dioptre : D = D1 + D2.
• 🔄 La déviation minimale se produit lorsque l'angle d'incidence i est égal à l'angle de sortie i', indiquant un comportement symétrique.
• 📊 Pour déterminer l'indice de réfraction du prisme, il est crucial de mesurer l'angle de déviation minimale avec un goniomètre.

Q & A

Quel est le principal objectif de la vidéo?

L'objectif de la vidéo est d'étudier le comportement d'un rayon lumineux lorsqu'il pénètre dans un prisme.

Qu'est-ce que la réfraction et comment se manifeste-t-elle dans un prisme?

La réfraction est le changement de direction d'un rayon lumineux lorsqu'il passe d'un milieu à un autre. Dans un prisme, un rayon subit une double réfraction.

Quels indices de réfraction sont mentionnés pour l'air et le verre?

L'indice de réfraction de l'air est égal à 1, tandis que celui du verre est égal à 1,5.

Comment l'angle de réfraction est-il noté et comment se compare-t-il à l'angle d'incidence?

L'angle de réfraction est noté r et il est inférieur à l'angle d'incidence noté i lorsque le rayon passe d'un milieu moins réfringeant à un milieu plus réfringeant.

Quelles sont les trois formules associées à l'étude des prismes?

Les trois formules incluent celles issues des lois de Snell et une formule trigonométrique concernant le dioptre.

Quelle condition doit être remplie pour qu'un rayon lumineux émerge du prisme?

Pour qu'un rayon émerge, l'angle de réfraction r' doit être inférieur à arcsin(1/N), ce qui empêche la réflexion totale.

Comment la déviation d'un rayon est-elle calculée dans le prisme?

La déviation totale D est la somme des déviations D1 et D2, où D1 = i - r et D2 = i' - r'.

Qu'est-ce que la déviation minimale et comment se rapporte-t-elle aux angles d'incidence?

La déviation minimale Dm se produit lorsque l'angle d'incidence i est égal à l'angle de sortie i', ce qui mène à une déviation égale à 2i - A.

Pourquoi peut-on observer deux angles d'incidence différents pour une même déviation?

Cela est dû au phénomène de retour inverse de la lumière, où un angle d'incidence i dans le prisme correspond à un angle de sortie i' qui provoque la même déviation.

Comment peut-on utiliser la déviation minimale pour mesurer l'indice du prisme?

On mesure la déviation minimale avec un goniomètre pour déterminer la valeur de l'indice du prisme, à condition que l'angle a soit connu.