Optique

Réflexion totale interne

Au-delà de l'angle critique, aucune lumière ne s'échappe — le rayon est totalement réfléchi dans le milieu plus dense (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Réflexion totale interne — simulation interactive de Optique. Au-delà de l'angle critique, aucune lumière ne s'échappe — le rayon est totalement réfléchi dans le milieu plus dense (θc = arcsin(n₂/n₁)). Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Réflexion totale interne

Au-delà de l'angle critique, aucune lumière ne s'échappe — le rayon est totalement réfléchi vers l'arrière dans le milieu plus dense (θc = arcsin(n₂/n₁)).

Lorsque la lumière voyage d'un milieu plus dense vers un milieu plus rare, un angle d'incidence croissant atteint finalement l'angle critique où les rayons réfractés raseraient la surface. Au-delà de θ_c, toute l'énergie se réfléchit en interne — le principe derrière la fibre optique et l'éclat du diamant.

• Angle critique θ_c = arcsin(n₂/n₁)
• Pas de transmission au-delà de θ_c

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

La lumière voyageant d'un milieu plus dense (comme le verre) vers un milieu moins dense (comme l'air) peut être entièrement réfléchie au lieu de se réfracter, si l'angle d'incidence est suffisamment raide. Un verre à indice plus élevé a-t-il un angle critique plus petit ou plus grand ?

Des pronostics à peser

• Un verre à indice plus élevé a un angle critique plus grand.
• L'angle critique ne dépend pas de l'indice du verre.
• Un verre à indice plus élevé a un angle critique plus petit  : la réflexion interne totale se produit plus facilement.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Indice de verre n₁

Ce que vous mesurez  :

• Angle critique θ_c (°)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage tir et appuyez sur Réinitialiser. La lumière passe du verre à l’air (n₂ = 1.0 fixed).
2. Activez la lecture de l’angle critique.
3. Réglez l'indice de réfraction du verre pour chaque essai et enregistrez l'angle critique.

Équation gouvernante

Angle critique pour une réflexion interne totale — θc = arcsin(n₂/n₁)

La lumière voyageant d'un milieu plus dense (n₁) vers un milieu moins dense (n₂ < n₁) se reflète totalement en interne pour tout angle d'incidence au-delà de l'angle critique θ_c = asin(n₂/n₁). Au-delà de cet angle, aucune lumière ne transmet – réflexion 100%.

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

• Pour un essai, calculez θ_c = asin(n₂/n₁) en utilisant n₂ = 1.0. Comparez avec le tableau.
• Expliquez pourquoi un verre à indice plus élevé (courbant la lumière plus fortement) a un angle critique PLUS PETIT - la réflexion interne totale se produit pour une plus large gamme d'angles d'incidence.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Les fibres optiques reposent sur une réflexion interne totale pour piéger la lumière à l'intérieur d'un noyau de verre à indice élevé, la faisant rebondir sur toute la longueur de la fibre sans presque aucune perte. Expliquez pourquoi les fabricants de câbles à fibres optiques utilisent des âmes en verre à très haut indice entourées d'une gaine à faible indice.
• Le diamant a un indice de réfraction inhabituellement élevé (environ 2.42), ce qui lui confère un très petit angle critique (environ 24°). Expliquez pourquoi cela fait scintiller brillamment un diamant bien taillé  : la lumière entrant par le haut a tendance à se refléter plusieurs fois entièrement en interne avant de sortir.

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

1. Bienvenue dans la RTI
2. Sélectionnez le objet
3. Appuyez sur Lecture
4. Aucune lumière transmise
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