9 2. a. i 1= 47° ; i 2= 33°.b. n airsin i 1= n liquidesin i 2.nc. n liquide= airsin i 1; nsin iliquide=2d. n liquide=1,3.1,0 × sin 47°.sin 33°10 1. Le prisme doit être dispersif.2. a. Après la traversée du prisme, on observe la présence deradiations lumineuses de diverses couleurs. La lumière issuedu Soleil est donc polychromatique.b. Sans le prisme, la lumière du Soleil se propagerait en lignedroite. La déviation la plus importante est observée pour leviolet, la moins importante pour le rouge.3. a. La lumière rouge utilisée étant monochromatique, ellen’est pas dispersée mais déviée.b.Prismeen verreLumièrerouge11 Traduction Les arcs-en-cielPourquoi ne voit-on jamais d’arcs-en-ciel à midi ?Le centre de l’arc-en-ciel est toujours face au Soleil. À midi, leSoleil est toujours haut dans le ciel, donc un observateur nepeut pas voir un arc-en-ciel à cette heure-là car il ne pourraitle voir qu’au niveau du sol où il n’y a pas de gouttes d’eau.Pourquoi les arcs-en-ciel sont-ils souvent visibles l’été etsi rarement l’hiver ?Pour voir un arc-en-ciel, il faut avoir de la pluie et du Soleil.En hiver, les gouttes d’eau gèlent en particules de glace qui neforment pas un arc-en-ciel mais qui éparpillent la lumière end’autres motifs très intéressants.Deux personnes voient-elles le même arc-en-ciel ?Puisque l’arc-en-ciel est une distribution spéciale de couleurs,selon l’endroit où ils se trouvent, deux observateurs nevoient pas, et ne peuvent pas voir, le même arc-en-ciel.Solution1. On observe rarement un arc-en-ciel à midi car le Soleil esthaut dans le ciel. Il faudrait alors pouvoir observer l’arc trèsprès du sol.2. Les gouttes d’eau gèlent en hiver et ne peuvent plus réfracterla lumière du Soleil.3. Deux personnes ne voient pas le même arc-en-ciel carelles ne reçoivent pas la lumière de la même manière.12 1. Le phénomène observé se nomme la réfraction.2. sin i air= n verre sin i verren air; i air= 48,3°.13 1. Une lumière monochromatique est composée d’uneseule radiation. Une lumière polychromatique est composéede plusieurs radiations.2. Les faisceaux envoyés sur le second prisme sont à peu prèsmonochromatiques.3. Le faisceau le plus dévié est le bleu.4. Newton a montré, par cette expérience, que la lumièreblanche est polychromatique et que les couleurs ne « naissent» pas dans le prisme.14 1. L’angle entre la sin i 1normale et le faisceau 1incident issu de la sourcemesure 60°, celui entrela normale et le faisceau 0,8réfracté dans le liquidemesure 40°. Donc :0,6i 1= 60° et i 2= 40°.2. a. Avec les notationsdu texte, la loi de Snell- 0,4Descartes s’écrit :n 1· sin i 1= n 2· sin i 2.b. Représentation de sin i 0,21en fonction de sin i 2.c. La représentation graphiquede sin i 1sin i 20en fonctionde sin i 20 0,2 0,4 0,6est une droitepassant par l’origine. Il y a donc proportionnalité entre cesdeux sinus.La loi de Snell-Descartes conduit à sin i 1= n 2n · sin i 2. Comme1les indices n 1et n 2sont constants, il doit y avoir proportionnalitéentre les deux sinus. Les valeurs expérimentales sontdonc en accord avec loi de Snell-Descartes.3. La droite représentant sin i 1en fonction de sin i 2passe parl’origine et par le point de coordonnées (0,60 ; 0,80).La valeur du coefficient directeur de cette droite est donc :0,80 – 00,60 – 0 = 1,3.D’après la deuxième loi de Descartes, le coefficient directeur decette droite est : n 2n .1n 2n = 1,3 ; n 1= 1,00.1Donc n 2= 1,3 × 1,00 = 1,3.4. La valeur obtenue pour n 2est égale à l’indice de réfractionde l’eau et elle est différente de celle du glycérol. Le liquideétudié est donc de l’eau.15dihIrRR1. a. sin r =R + h .6,371 × 10b. sin r =3= 0,992 213.6,371 × 10 3 + 50D’où r = sin –1 (0,992 213) = 82,85°.2. a. i est l’angle entre le rayon incident et la normale, au pointd’entrée dans l’atmosphère.b. Au point I, i = r + d (angles opposés par le sommet).c. i = 83,46°.3. On applique la loi de Snell-Descartes :1 sin i = n sin r, d’où n = sin iOC=sin 83,46sin 82,85 .sin rOn trouve n = 1,001.Remarque : Ce calcul n’est qu’indicatif, car l’atmosphère n’estpas un milieu transparent homogène.4. Plus l’étoile est haute dans le ciel (et i petit) et plus le phénomèneest négligeable.© Hachette Livre, 2010 — Physique Chimie 2 de , Livre du <strong>prof</strong>esseur. 9
16 1. a. sin i 1= N sin i 2.b. i 2+ i 3= 90°.c. N sin i 3= n sin i 4.2. sin i 2= sin i 1N , donc i 2 = 26,76° ;i 3= 90 – 26,76° = 63,24° ;n = N sin i 3= 1,475.17 1. Le ballon simule une goutte d’eau.2. Le faisceau de lumière blanche représente les rayonssolaires.3. Un arc-en-ciel peut s’observer lorsqu’il y a simultanémentdu Soleil et des gouttes de pluie dans l’atmosphère.4. Les sept couleurs sont : rouge, orange, jaune, vert, bleu,indigo et violet.© Hachette Livre, 2010 — Physique Chimie 2 de , Livre du <strong>prof</strong>esseur. 10
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