Optique et ondes · GCSE Physique Thème 6
Simulateur de réfraction et de loi de Snell-Descartes
Simuler la réfraction de la loi de Snell : tracé de l'air vers l'eau/rayon de verre, pêcheur qui lance sous des poissons virtuels, ciblage laser direct, et réflexion interne totale.
- Côté client
- Pas d'inscription
- Dérivés vivants
- Mode projecteur
- Imprimer la feuille de travail
Étape de simulation 3D● 60 FPS
Contrôles des paramètres
°
m
Dérivations et métriques en direct
Angle réfracté θ2
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Angle critique
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Profondeur apparente
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Phénomène TIR
--
Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul:
--Substitution:
--Régime : --
Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde
Problème travaillé
Problème : La lumière pénètre dans le verre (n=1.414) au 45° de l'air. Trouver l'angle de réfraction et l'angle critique.
Dérivation étape par étape :
- 1.0*sinus(45°) = 1.414*sinus(θ2) => péché(θ2) = 0.5 => θ2 = 30° Silence de l ' angle critique(θc) = 1/1.414 => θc = 45°.
Problème travaillé
Problème : Une piscine est 2m profonde (n=1.333). Vue d'en haut, quelle est la profondeur apparente du fond ?
Dérivation étape par étape :
- Profondeur apparente h_app = h_real / n = 2 / 1.333 1,5m. Le bassin semble moins profond de 0,5 m qu'il l'est.
Feuille de travail et problèmes de pratique
Q1. Variante 1: Vue par un plongeur qui regarde de l'eau, les arbres de rivage semblent-ils plus grands ou plus courts?
Clé de réponse : Taller ! La lumière réfracte vers l'eau normale entrante. La ligne de visibilité rétroprojectée de Diver place les arbres plus haut.
Q2. Variante 2: Quelles sont les deux conditions nécessaires à la réflexion interne totale? Comment les fibres optiques l'utilisent-elles?
Clé de réponse : 1) De milieu plus dense à plus rare (n1 > n2); 2) l'angle d'incident dépasse l'angle critique. Noyau de fibre n > habillage n garde la lumière piégée à l'intérieur.
Q3. Variante 3 : La lumière traverse une dalle de verre plate. Qu'arrive-t-il au rayon de sortie par rapport au rayon incident ?
Clé de réponse : Le rayon de sortie reste strictement parallèle au rayon incident, ne connaissant qu'un déplacement parallèle latéral.
Foire aux questions et idées fausses
Pourquoi une lance nécessite-t-elle de viser au-dessous du poisson alors qu'un laser a besoin d'un objectif direct?
La lance voyage en ligne droite, sans aucune réfraction. Le laser est léger, et par la réversibilité de la lumière, réfractaire le long du chemin identique de retour au vrai poisson.
Pourquoi les routes asphaltées chaudes semblent-elles avoir des flaques d'eau au loin en été?
Un mirage inférieur. Le blister chauffe l'air de surface, abaissant l'indice de réfraction. La lucarne descendante subit une réfraction interne totale, créant des reflets illusoires.
Pourquoi les diamants brillent-ils beaucoup plus brillamment que les pierres précieuses en verre?
Les diamants ont un indice de réfraction élevé (n=2,42) et un petit angle critique (24,4°). La lumière subit de multiples réflexions internes totales avant de sortir.
Pourquoi une baguette immergée dans l'eau semble-t-elle courbée vers le haut à la surface?
La lumière venant de la section submergée s'incline loin de la normale à la sortie de l'eau. La profondeur apparente est plus faible, ce qui rend le bâton plié.