Exercice 4 : Optique géométrique ENSM : Epreuve de physique pour mathématiciens 2014
Exercice 4: Optique géométrique
1. Un rayon lumineux arrive sur une interface eau-air sous un angle de 45°.
Quel est l'angle de réflexion dans l'eau et de réfraction dans l'air ?
2. Déterminer l'angle de réfraction limite pour une fibre optique d'indice 1,50 ?
3. Quelle est la vitesse de la lumière à travers le liquide de tétrachlorure de carbone d'indice de réfraction 1,461 ?
(C = 3.108 m/s; 4,38.108 m/s; 2,05.108 m/s; 4,461.108 m/s; 1.461.108 m/s)
4. Un rayon lumineux dans l'air est incident sur un bloc de verre à un angle de 30 degrés par rapport à la normale. En supposant que l'indice de réfraction du verre est 1,65.
Quel est l'angle du rayon réfracté dans le verre par rapport à la normale ?
(56 degrés; 46 degrés; 30 degrés; 18 degrés)
5. En considérant que l'angle de réflexion interne limite à l'intérieur d'un certain matériau transparent est de 48 degrés,
Quel est l'indice de réfraction d'un tel matériau ?
(le matériau est exposé à l'air libre) (1,35; 1,48; 1,49; 0,743)
6. Le disulfure de carbone (n=1,63) est versé dans un récipient fait de verre très transparent relativement peu dispersif (n=1,52).
Quel est l'angle limite de réflexion interne du rayon dans le liquide lorsqu'il est incident sur la surface liquide/verre ?
(89,0 degrés; 68,8 degrés ; 21,2 degrés ; 4,0 degrés)
7. Le tétrachlorure de carbone (n=1,46) est versé dans un récipient fait de verre très transparent relativement peu dispersif (n=1,52). En supposant que le rayon lumineux incident sur la surface verre/liquide fait un angle de 30 degrés par rapport à la normale,
Quel est l'angle correspondant au rayon réfracté par rapport à la normale ?
(55,5 degrés; 29,4 degrés; 31,4 degrés ; 19,2 degrés)
8. Un rayon lumineux dans l'air est incident sur un bloc de verre à un angle de 45,0 degrés et est réfracté dans le verre de 30,0 degrés par rapport à la normale.
Déterminer l'indice de réfraction du verre ?
(2,13; 1,74; 1,23; 1,41)
9. Un faisceau de lumière dans l'air est incident à un angle de 35 degrés sur la surface du bloc rectangulaire plastique transparent (n = 1,5). Le faisceau de lumière traverse le bloc rectangulaire de plastique et en ressort par la face opposée.
Déterminer à quel angle par rapport à la normale le faisceau de lumière ressort de la face opposée du bloc ? (42,0 degrés; 23 degrés; 35 degrés; 59 degrés)
10. La vitesse de la lumière dans le vide est 3,00x108 m/s.
Déterminer la vitesse de la lumière à travers les milieux suivants.
a. L'air (n = 1,00)
b. L’éthanol (n = 1,36)
c. Le verre très transparent relativement peu dispersif (n = 1,52) d. Le zircon (n = 1,91)
Calculer l'accélération du système