Optique

Prisme mince (petit sommet)

Un prisme mince (petit sommet) ne dévie la lumière que légèrement — limite du prisme mince δ ≈ (n−1)·A.

Prisme mince (petit sommet) — simulation interactive de Optique. Un prisme mince (petit sommet) ne dévie la lumière que légèrement — limite du prisme mince δ ≈ (n−1)·A. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Prisme mince

Un prisme mince (petit sommet) ne dévie la lumière que légèrement — la limite du prisme mince δ ≈ (n−1)·A.

Pour un très petit angle au sommet A, la déviation s'approche de δ ≈ (n − 1)A — l'approximation du prisme mince utilisée dans les prescriptions de coin de lunettes et les ajustements fins. Les grandes déviations nécessitent des prismes plus épais ou un indice plus élevé.

• Dispersion δ ≈ (n−1)A
• Petit angle d'apex

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

Un prisme avec un petit angle au sommet (un « prisme mince ») ne dévie la lumière que doucement. L'écart reste-t-il à peu près constant sur une plage d'angles d'incidence, contrairement à la courbe d'écart minimum plus spectaculaire d'un prisme à large sommet ?

Des pronostics à peser

• La déviation varie toujours considérablement avec l’angle d’incidence, tout comme un prisme à large sommet.
• Oui - pour un prisme mince, l'écart est d'environ δ ≈ (n−1)A, restant presque constant sur une plage typique d'angles d'incidence proches de la normale.
• Un prisme fin produit essentiellement une déviation nulle.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Angle d'incidence θ₁ (°)

Ce que vous mesurez  :

• Écart total δ (°)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage petit prisme apex et appuyez sur Réinitialiser. Ce prisme fin a un angle au sommet A = 30°, d'indice n = 1.5.
2. Activez la lecture de l’écart total.
3. Réglez l’angle d’incidence pour chaque essai et enregistrez l’écart total.

Équation gouvernante

Approximation à prisme fin — δ = θ₁ + θ₄ − A

Pour un prisme avec un petit angle au sommet A, la formule de déviation exacte se simplifie en δ ≈ (n−1) A, presque indépendant de l'angle d'incidence - la limite des petits angles du calcul complet du prisme de la loi de Snell.

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

• Pour un essai, calculez θ₂ = asin(sin θ₁/n), θ₃ = A − θ₂, θ₄ = asin(n·sin θ₃), puis δ = θ₁ + θ₄ − A, en utilisant A = 30°, n = 1.5. Comparez avec le tableau. Calculez également l'approximation du prisme mince δ ≈ (n−1)A = 15° et voyez à quelle distance vos valeurs exactes se rapprochent.
• Expliquez pourquoi un angle au sommet plus petit rend l'écart total moins sensible à l'angle d'incidence exact - l'approximation à prisme fin δ ≈ (n−1)A supprime entièrement la dépendance angulaire, valable lorsque A est petit.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Des prismes fins (« coins optiques ») sont utilisés dans certains verres correcteurs et télémètres précisément parce que leur déviation quasi constante les rend prévisibles et faciles à concevoir. Expliquez pourquoi la déviation fortement dépendante de l'angle d'un prisme à large sommet serait un mauvais choix pour un simple coin correcteur.
• Comparez ici votre plage de déviation aux oscillations beaucoup plus larges de l’expérience du prisme de lumière blanche. Expliquez pourquoi un angle au sommet plus grand amplifie la dépendance angulaire de la déviation, alors qu'un angle au sommet plus petit l'élimine presque.

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

1. Bienvenue dans le prisme à petit sommet
2. Sélectionnez le prisme
3. Appuyez sur Lecture
4. Petit angle de déviation
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