Exercices sur les lois de Descartes

Sommaire

Exercice de base
Exercice avec un prisme
La fibre optique

Exercice de base

On considère les 3 cas suivants :

Dans le 1er cas, calculer l’angle de réfraction i2.
Dans le 2ème cas, calculer l’angle d’incidence β.
Dans le dernier cas, calculer l’indice de réfraction n’.

Exercice avec un prisme

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On considère un prisme en verre d’indice nverre = 1,50, ayant un angle droit et un angle A de 30,0°.
Un rayon arrive au point B sur le prisme, le traverse puis ressort selon le schéma suivant :

1) Calculer l’angle d’incidence en B.
2) Calculer la déviation totale.
On considère désormais que l’angle A est inconnu.
3) Calculer l’angle limite A, notée Alim, correspondant à la réflexion totale.


La fibre optique

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On considère une fibre optique composée d’un cœur entouré d’une gaine selon le schéma en coupe suivant :

Le cœur a un indice nc = 1,56 et la gaine un indice ng = 1,15.
Le milieu entourant la fibre a un indice n = 1,10.
Un rayon incident arrive sur la fibre optique avec un angle d’incidence i1 et est réfracté, l’angle de réfraction étant noté i2 (comme indiqué selon le schéma).

1) Peut-il y avoir réflexion totale en B ?
2) Que vaut alors i3 lim, l’angle d’incidence en B correspondant à cette réflexion totale ?
3) En déduire l’angle i1 correspondant.
4) En déduire le trajet du rayon dans la fibre optique.