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Solution des exercices : Réflexion et réfraction de la lumière - 4e

Classe:

Quatrième

Exercice 1

Complétons les phrases suivantes par les mots ou groupe de mots qui conviennent :

Un objet qui possède une surface parfaitement polie est appelé miroir plan, il renvoie la lumière dans une direction privilégiée : ce phénomène est appelé réflexion spéculaire.

Le renvoi de la lumière par un corps éclairé est appelé réflexion.

Les rayons incident et réfléchi se trouvent dans plan d'incidence.

L'angle d'incidence est l'angle que fait la normale et le rayon incident tandis que l'angle de réflexion est l'angle entre la normale et le rayon réfléchi. Ces deux angles sont égaux.

Exercice 2

Un objet lumineux ponctuel $A$ est placé à $20\;cm$ d'un miroir de grande dimension.

Il envoie un rayon lumineux qui fait un angle de $30^{\circ}$ avec la normale.

1) Construisons l'image $A'$ de cet objet donnée par le miroir.

On choisit comme échelle : $1\;cm$ sur le graphique représente $5\;cm$

2) Donnons la position de son image.

L'image est virtuelle et se trouve dans le prolongement du rayon réfléchi.

Elle est le symétrique de l'objet par rapport au plan du miroir.

Déterminons l'angle de réflexion.

Le rayon lumineux ou rayon incident fait un angle $i=30^{\circ}.$

Or, d'après la loi de Descartes sur la réflexion, l'angle de réflexion $r$ est égal à l'angle d'incidence $i.$

Donc, le rayon réfléchi par ce miroir fera un angle $r=30^{\circ}$ par rapport à la normale.

Exercice 3

Un objet $AB$ de hauteur $h=2\;cm$ est placé à $1\;m$ d'un miroir perpendiculairement au plan de ce miroir.

1) Traçons la marche de deux rayons issus de $A$ et deux rayons issus de $B.$

2) Les caractéristiques (position, hauteur et sens) de l'image $A'B'\ $ de $\ AB$ donnée par ce miroir sont :

$-\ $ image virtuelle

$-\ $ image est le symétrique de l'objet par rapport au plan du miroir

$-\ $ image est de sens opposé au sens de l'objet

$-\ $ image est de même hauteur que l'objet $(h=2\;cm)$

Exercice 4

Une personne de hauteur $1.80\;m$ est à $1\;m$ d'une armoire à glace.

1) Son image se trouve à $1\;m$ de la glace.

En effet, on sait que l'image est virtuelle et est symétrique à cette personne par rapport à la glace.

Donc, si cette personne est à $1\;m$ de la glace alors, son image virtuelle sera elle aussi à $1\;m$ de la glace.

2) Déterminons alors la distance qui sépare cette personne de sa nouvelle image lorsqu'elle recule de $0.5\;m$

En reculant de $0.5\;m$, cette personne se trouve donc à une distance de $1+0.5=1.5\;m$ de la glace.

Sa nouvelle image sera alors à cette même distance de la glace ; c'est-à-dire $1.5\;m$

Ainsi, la distance qui sépare cette personne de sa nouvelle image sera donnée par :

$$d=1.5+1.5=3\;m$$

3) La tête du personnage n'est pas superposable à son image car la glace de cette armoire est un miroir plan.

Ainsi, par exemple l'œil gauche de cette personne donne un œil droit pour image et pareil pour l'œil droit.

Exercice 5

Recopions et complétons les phrases suivantes par les mots ou groupes de mots suivants :

angle d'incidence, rayon réfracté, angle de réflexion, plan d'incidence, réfraction, angle réfracté, rayon incident, réflexion, angle d'incidence, rayon réfléchi.

Un rayon lumineux arrive à la surface de séparation de deux milieux et faisant un angle $\widehat{i}$ avec la normale à la surface de séparation.

L'angle $\widehat{i}$ est appelé angle d'incidence.

Le rayon arrivant sur la surface de séparation des deux milieux s'appelle le rayon incident.

Il subit une réfraction et une réflexion.

Le rayon renvoyé par la surface s'appelle le rayon réfléchi.

Le rayon traversant la surface s'appelle le rayon incident, l'angle qu'il forme avec la normale s'appelle angle réfracté.

Exercice 6

Identifions les rayons $1\;,\ 2\ $ et $\ 3$

$1\ : $ rayon incident

$2\ : $ rayon réfracté

$3\ : $ rayon réfléchi

Exercice 7

Un faisceau laser passe de l'air dans l'eau, comme dans le schéma ci-dessous.

On dit que cette lumière est réfractée.

En effet, l'eau et l'air étant deux milieux différents alors, le passage d'un faisceau laser de l'air dans l'eau entraine un déviation du faisceau due au changement de milieu.

Traçons le rayon réfléchi puis complétons le schéma en indiquant les angles d'incidence et de réfraction.