Aurélie sept 2000


devoir : lumière et mesures - réfraction




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1

dimension apparente
  1. Avec une pièce de 1 F (de diamètre 24 mm) Virginie peut mesurer le diamètre de la Lune, connaissant la distance Terre-Lune : 384,4 milliers de kilomètres. Un soir de pleine lune, Virginie déplace la pièce entre la Lune et son œil : à l'instant où la pièce cache exactement le disque lunaire, Virginie mesure la distance entre l'œil et la pièce de monnaie ; elle trouve 2,65 m. En déduire une valeur approchée du diamètre de la Lune.
corrigé

5 fiches de cours interactives

La lune et la pièce n'ont pas les mêmes dimensions, mais selon leur distance à l'observateur, elles peuvent avoir la même distance apparente.

soit 2*6 1023 atomes

diamètre de la lune

toutes les distances sont exprimèes en mètres.

d = 24 mm = 0,024 m = 2,4 10-2 m.

H = 384 000 km = 3,84 108 m.

D=3,84 108 / 2,65 * 2,4 10-2 = 3478 km.
2

atome d'or
  1. L'épaisseur minimale d'un placage d'or sur un bijou est fixée par la loi française à 3 mm. Le diamètre d'un atome d'or est de 0,3 nm. Calculer le nombre minimal de couches d'atomes d'or qui recouvrent le bijou en respectant la loi.
corrigé

exprimer les deux nombres avec la même unité

3 m m = 3 103 nm

nombre de couche d'atomes:

3 103 / 0,3 = 104 couches
3

L'étoile la plus proche du soleil, Proxima Centauri, a une parallaxe de p = 0,76''

  1. Donner la définition du Parsec (parallaxe-seconde) et de l'unité astronomique
  2. Calculer en Km la distance Proxima - terre
  3. Calculer cette distance en al

    Données : 1 al =9,5 .10 12 Km 1 UA = 150 millions de Km .

  4. Supposons qu'à l'instant t le soleil s'arrête de briller .Que se passe-t-il sur la terre ?
    corrigé


Le Parsec :

Un observateur situé à 1 Parsec du soleil, verrait le rayon de l'orbite de la terre sous un angle d'une seconde.

l'unité astronomique :

rayon moyen de l'orbite décrite par le centre de la terre autour du soleil.

sin (0,76") = 1,5 108 / distance terre étoile

dans 1 degré il y a 3600 secondes d'angle

sin (0,76")= 3,68 10-6 .

distance terre - étoile = 4,07 1013 km

soit 4,07 1013 / 9,5 1012 = 4,3 al

La lumière solaire met environ 8 min pour arriver sur la terre.

Si le soleil s'arrète de briller, il fera nuit sur terre 8 min plus tard.

4

tracé d'un rayon réfracté

Un rayon lumineux qui se propage dans l'air, est réfracté lorsqu'il pénètre dans l'eau d'un étang. L'angle d'incidence est noté i1 , et l'angle de réfraction i2 . Les schémas ci dessus, qui sont censés décrire ce phénomène, sont inexacts : expliquer pourquoi dans chaque cas.

corrigé
fiches de cours interactives

(1) rayon réfracté est du mauvais coté de la perpendiculaire à la surface.

(2) le rayon dessiné est le rayon réfléchi.

(3) l'eau a un indice de 1,33 supérieur à celui de l'air donc le l'angle i2 est inférieur à l'angle i1.

(4) tous les angles sont reperès entre les rayons lumineux et la droite perpendiculaire à la surface.


5

vitesse de la lumière et indice de réfraction
Un rayon lumineux pénètre sous une incidence de 42° un dioptre air-eau ; l'angle de réfraction est alors de 30° .
  1. Calculer l'indice de réfraction de l'eau par rapport à l'air.( Ecrire la relation traduisant la loi utilisée )
  2. En déduire la vitesse de la lumière dans l'eau.
corrigé


lois de Descartes sur la réfraction

indice de l'air :n1=1

sin 42 = n2 sin 30

indice de l'eau : n2 = 1,33

vitesse de la lumière dans l'eau : 3 108 / 1,33 = 2,25 108 ms-1.




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