Optique

Profondeur apparente (interface plane)

La réfraction à une interface plane fait paraître un objet immergé moins profond (profondeur apparente = profondeur réelle · n₂/n₁).

Profondeur apparente (interface plane) — simulation interactive de Optique. La réfraction à une interface plane fait paraître un objet immergé moins profond (profondeur apparente = profondeur réelle · n₂/n₁). Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Profondeur apparente

La réfraction à une interface plane fait paraître un objet immergé moins profond (profondeur apparente = profondeur réelle · n₂/n₁).

Les rayons issus d'un objet immergé se courbent vers la normale en sortant vers l'air, donc l'œil les retrace vers une position apparente moins profonde. La profondeur apparente varie comme profondeur réelle × n_eau/n_air, c'est pourquoi une piscine paraît moins profonde qu'elle ne l'est.

• Loi de Snell n₁ sans θ₁ = n₂ sans θ₂
• Profondeur apparente moins profonde

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

En regardant directement dans l'eau depuis les airs, un objet au fond semble moins profond que sa véritable profondeur. Cet effet de profondeur apparente est-il directement proportionnel à la profondeur réelle ?

Des pronostics à peser

• Oui, la profondeur apparente est toujours une fraction fixe de la profondeur réelle, définie par le rapport des deux indices de réfraction.
• La profondeur apparente reste la même quelle que soit la profondeur réelle.
• Il n’y a pas de relation simple entre la profondeur réelle et apparente.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Véritable profondeur d_o (cm)

Ce que vous mesurez  :

• Profondeur apparente d_i (cm)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage de profondeur apparente et appuyez sur Réinitialiser. L'indice de l'eau est fixé à n₁ = 1.33 (face à l'air, n₂ = 1.0).
2. Activez la lecture de la profondeur apparente.
3. Définissez la profondeur réelle pour chaque essai et enregistrez la profondeur apparente.

Équation gouvernante

Profondeur apparente (approximation paraxiale) — n₁·sinθ₁ = n₂·sinθ₂

En regardant presque directement à travers une interface plate, la profondeur apparente d'un objet est mise à l'échelle par le rapport des indices de réfraction  : d_apparent = d_true·(n_viewing/n_object). Une visualisation de plus en plus dense à moins dense (comme l'eau vers l'air) donne l'impression que les objets sont moins profonds.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour un essai, calculez d_i = −d_o·(n₂/n₁) en utilisant n₁ = 1.33, n₂ = 1.0. Comparez avec le tableau.
• Expliquez pourquoi le fait de regarder d'un milieu plus dense (l'eau) vers un milieu moins dense (l'air) fait toujours apparaître les objets plus proches (moins profonds) qu'ils ne le sont réellement — le rapport n₂/n₁ ici est inférieur à 1.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Si vous étiez sous l'eau et regardiez quelque chose dans l'air au-dessus de la surface, le rapport s'inverserait (n₁ = 1.0, n₂ = 1.33 du côté de l'eau), faisant apparaître les choses plus loin/plus profondes qu'elles ne le sont réellement. Expliquez pourquoi la direction dans laquelle vous regardez à travers l'interface est importante.
• Quelqu'un qui pratique la chasse sous-marine doit viser en dessous de l'endroit où un poisson semble visuellement se trouver, en raison de cet effet de profondeur apparente (en réalité, position apparente). Expliquez, à l'aide de vos données, pourquoi un poisson qui semble profond de 1 m pourrait en réalité être considérablement plus profond.

• AP Physics 2 — Unit 13: Geometric Optics
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Bienvenue dans la profondeur apparente
2. Sélectionnez le objet
3. Appuyez sur Lecture
4. L'objet paraît moins profond
5. Ouvrez l'Inspecteur
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Loi de Snell-Descartes pour la réfraction