L'angle limite à la surface d'une piscine

Exercice supplémentaire · niveau 1 (application) · physique (seconde), chapitre 5 — Signaux Lumineux · Lois de Snell-Descartes et réflexion totale

Énoncé

Un rayon lumineux se propage dans l'eau ( $n_{1} = 1, 33$ ) et arrive sur la surface qui la sépare de l'air ( $n_{2} = 1, 00$ ).<br> 1. Calculer l'angle limite $i_{lim}$ de réflexion totale pour ce dioptre.<br> 2. Un rayon arrive sur la surface avec un angle d'incidence de $5 5^{\circ}$ . Sort-il de l'eau ?

Corrigé

1. L'angle limite. La réflexion totale est possible ici, puisque la lumière va d'un milieu plus réfringent vers un milieu moins réfringent ( $n_{1} > n_{2}$ ). À l'angle limite, le rayon réfracté rase la surface, c'est-à-dire $i_{2} = 9 0^{\circ}$ : $sin (i_{lim}) = \frac{n _{2}}{n _{1}} = \frac{1 , 00}{1 , 33} = 0, 752, i_{lim} = sin^{- 1} (0, 752) \approx 48, 8^{\circ} .$

2. Le rayon à $5 5^{\circ}$ . Comme $5 5^{\circ} > 48, 8^{\circ}$ , le rayon ne sort pas : il subit une réflexion totale et est intégralement renvoyé dans l'eau. C'est pour cette raison qu'un nageur, en regardant vers le haut sous un angle rasant, voit la surface se comporter comme un miroir.

Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre

Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.