Marche d'un rayon

[teniduv]

Bonjour à tous, je suis en classe de seconde et mon professeur de Physique m'a donné un Dm à rendre à la rentrée en guide de cadeau pour Noël.
Je crois avoir réussi à le résoudre à moitié. Voici l'énoncé: en image

1ERE QUESTION:
-Expliquez pourquoi le rayon pénètre dans le prisme sans être dévié
2ND QUESTION:
-Montrer que ce rayon subit une réflexion totale sur la face oblique

Ma réponse pour la 1ere question:
1)Si on applique la loi de Snell Descartes avec un angle d'incidence nul, on a:
n1*sin(i)=n2*sin(r)
1.0*sin(0)=1.6*sin(r)
1.0/1.6*sin(0)=sin(r)
1.0/1.6*0=sin(r)
0=sin(r)
L'angle de réfraction est donc nul.Le rayon qui pénètre dans le prisme n'est pas dévié car, selon nos données, et la loi de Snell Descartes, l'angle de réfraction est nul.

Ma réponse à la 2nd question:
?????
Pouvez vous m'aider à trouver la réponse au numéro 2 et me dire si au niveau du 1 j'ai réussi?
Merci d'avance à toute l'équipe!
-----

[phys4]

Bonsoir,
La réponse est correcte pour la première question.

Pour la seconde vous faites ce calcul avec le nouvel angle d'incidence, facile à trouver, puisque la face est inclinée de 60° par rapport à la précédente.

Quel est le nouvel angle du rayon réfracté ? En déduire qu'il y a réflexion totale.

[teniduv]

Bonsoir et merci de votre aide!
Donc si j'ai bien compris:
Ma réponse à la 2nd question:
On sait que: n1=1.0 et n2=1.6
Quant un rayon lumineux passe d'un milieu plus réfringent à un milieu moins réfringent, il est soumis à un phénomène de réfraction totale si: i > λ(angle de refraction totale)
Calcul de lambda
n1*sin(λ)=n2*sin(90)
sin(λ)=n2/n1
donc λ=arcsin (1.0/1.6)
λ=38.7
Comme 60>38.7, alors ce rayon subit une réflexion totale sur la face oblique!
Pouvez vous me dire si c'est juste?
Merci d'avance!!!

[phys4]

Merci, très bien et bons exercices.

[A voir en vidéo sur Futura]

[teniduv]

A nouveau bonjours à tous!
Veuillez m'excusez d'un autre oubli:
Une 3eme question me demande de tracer la marche du rayon jusqu'à la sortie du prisme.
J'ai répondu à moitié à cette dernière mais je ne sais guère comment le rayon va sortir du prisme.
Voici le schéma en image jpg:

[LPFR]

Bonjour.
Vous n’avez même pas dessiné le rayon après sa réflexion totale.
Faites-le. Regardez où il tombe sur une face et ce qui se passe dans cette nouvelle incidence.
(C’est un prisme très utilisé dans certains appareils optiques. Ce n’est pas un simple exercice théorique).
Au revoir.

[teniduv]

Bonsoir à tous,
En fait j'y réfléchissais et j'ai essayé:
Voici le rayon que j'ai tracé:

[phys4]

Il est facile de calculer la nouvelle incidence de sortie et l'angle de sortie.

C'est un bon exercice pour apprendre à utiliser la loi de réfraction.

[teniduv]

Si j'ai bien compris j'ai juste sur le dessin et donc à la 3eme question...?
Merci d'avance!

[phys4]

Non, les angles ne sont pas corrects pour la sortie du rayon, il faut calculer les angles des triangles.

[antek]

Si j'ai bien compris j'ai juste sur le dessin et donc à la 3eme question...?
Merci d'avance!

Pour la face avec réflexion, en général les 2 angles sont égaux !

[teniduv]

Quand le rayon sort du prisme il n'est pas de 90°?
Qu'entendez vous par "il faut calculer les angles des triangles"?
Merci d'avance pour votre réponse.

[teniduv]

Si les 2 angles sont égaux comment dois-je faire pour savoir de quel angle il s'agit?
Y a t-il un calcul?
Merci pour vos réponses.

[phys4]

Pour la face avec réflexion, en général les 2 angles sont égaux !

Les deux angles sont égaux, mais la face oblique n'est pas à 45°, il faut donc calculer le véritable angle d'incidence, la figure est donc fausse à partir du point de réflexion totale.

[teniduv]

J'ai réfléchi au problème de rayon dans le prisme et j'ai modifié le dessin:
Mais j'ignore comment faire sortir le rayon du prisme!?

[LPFR]

Re.
Maintenant l’angle de sortie de la première réflexion est bon.
Continuez : regardez l’angle de réflexion sur la face du bas.
Est-ce une réflexion totale ?
A+

[teniduv]

Pouvez-vous m'aider à trouver s'il s'agit d'une réflexion totale?
Ce cas sur la face du bas me paraît plus dur que le premier.
Pouvez vous m'expliquer comment procéder étapes par étapes sachant que cela ressemble au cas de la face oblique(celle de l’hypoténuse)?
Merci d'avance à l'équipe futura sciences!!

[LPFR]

Re.
Dessinez le rayon transmis vers le bas ainsi que les deux angles (incidence et émergence). Calculez l’angle d’émergence (en bas). Si la loi de Snell-Descartes ne vous donne pas une erreur, cela veut dire qu’il n’y a pas de réflexion totale (c’est le cas ici, avec les valeurs données).

Ce prisme s’appelle prisme de Bauernfeind.
A+

[teniduv]

Bonsoir,
J'ai calculé et, la loi de Snell-Descartes ne vous donne pas une erreur, cela veut dire qu’il n’y a pas de réflexion totale!!!!
J'ai donc dessiné la marche du rayon dans le prisme de Bauernfeind!
Merciiiiiii de tout l'aide que vous m'avez apporté!!!

[teniduv]

Je tiens à remercier tous ceux qui m'ont aidé en particulier PHYS4 et LPFR.
Vous êtes géniaux!Vive Futura Sciences!!!!!
Bonnes fêtes à tous!

[phys4]

Vos remerciements vous plaisir à tous, mais il y a une erreur dans votre dessin :

Puisqu'il n'y a pas de réflexion totale sur le second interface dans le prisme, le rayon sort de la face horizontale sur le dessin !!!

[teniduv]

Rebonjour,
J'ai pourtant cherché sur internet "prisme de Bauernfeind"et j'ai à chaque fois trouvé ceci:

[LPFR]

Bonjour.
Oui. Mais vous avez raté pourquoi la base est verte et non noire : c’est pour indiquer qu’elle est recouverte d’une couche réfléchissante.
Car pour avoir une réflexion totale, il faudrait un indice égal à 2.
Évidement, ce n’est pas dit dans Wikipedia en français, mais seulement dans la version anglophone.
Décidément, la plupart des fois, la version française est bancale.
Au revoir.

[teniduv]

Rebonjour,
Admettons qu'il n'y est pas de face réfléchissante en bas.Comment fait-on pour le faire sortir alors?
Pouvez vous me dire sur mon schéma si jusqu'à la j'ai juste?
Merci d'avance

[LPFR]

Re.
Le schéma que vous avez fait dans le post #19 est bon, sauf qu’il lui manque le rayon sortant vers le bas, comme Phys4 vient de vous dire.

Quand un rayon arrive sur une frontière entre deux milieux, il peut avoir une réflexion totale ou pas de réflexion du tout (ce sont des cas rares). Le plus souvent, une parie du faisceau pénètre et une autre partie est réfléchie. Cherchez « coefficients de Fresnel » dans Wikipedia).
Ici, sans couche réfléchissante, une partie du faisceau est transmis et une autre réfléchie.
A+

[teniduv]

Donc si j'ai bien saisi elle le rayon sort de 2 côtés ?
Donc ça devrait faire ceci:
Merci

[LPFR]

Re.
Oui. Mais le dernier rayon sort dans la direction donnée par la loi de Snell et non tout droit, comme vous l’avez dessiné.
A+

[teniduv]

Bonsoir à tous,
J'ai calculé avec la loi de Snell Descartes:
n1*sin(i)=n2*sin(r)
1.6*sin(60)=1.0*sin(r)
1.6*sin(60)/sin(r)
sin-1(1.6*sin(60))/1.0
Je l'ai calculé sur ma calculette mais...mais sur ma calculette le résultat m'indique "math error"
Pouvez vous m'aider s'il vous plaît?
Merci d'avance

[antek]

Re.
Oui. Mais le dernier rayon sort dans la direction donnée par la loi de Snell et non tout droit, comme vous l’avez dessiné.
A+

Disons plutôt le deuxième si on considère qu'il y en a trois à l'intérieur du prisme !

[LPFR]

Re.
Vous avez mélangé les angles. :
1.6*sin(60)=1.0*sin(r)
L'angle d'incidence est mesuré par rapport à la normale:
1.6*sin(30)=1.0*sin(r)
A+