Propagation des ondes dans des milieux différents

De Wikidebrouillard.

Version actuelle en date du 14 février 2012 à 15:40

Présentation de l'expérience

Comment les ondes se propagent dans différents milieux ?

Matériel

• Eau
• Huile
• Un petit bac transparent
• Un pic à brochette

L'expérience

En vidéo

La manipulation

Dans le bac, mettre l'eau puis l'huile (en quantité équivalente). Attendre que l'eau et l'huile se décomposent bien en deux couches différentes. Placer le pic à brochette dans le bac et regarder en se mettant à la même hauteur que le bac.

Que voit-on ?

On a l'impression que le pic est cassé en trois parties différentes : les "cassures" se situent au niveau des changements de milieu :entre l'air et l'huile et entre l'huile et l'eau.

Explications

De manière simple

Ce phénomène s'appelle la réfraction : la lumière prend le chemin le plus rapide pour aller d'un point à un autre. La vitesse de la lumière est différente selon les milieux traversés.
Lorsque la lumière reste dans le même milieu, la ligne droite est le chemin le plus court, mais lorsqu'elle traverse plusieurs milieux, le chemin le plus rapide est celui où elle passe le moins de temps dans le milieu lent et le plus de temps dans le milieu rapide.

Questions sans réponses

Ici je mets les questions soulevées par l'expérience, qui n'ont pas trouvées de réponses !!

Allons plus loin dans l'explication

La vitesse de la lumière dans le vide est de 300 000km/s. Chaque milieu possède son propre indice de réfraction : on le calcule ainsi : c'est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans le milieu. L'indice de réfraction du vide est donc de 1. L'indice de réfraction de l'eau est de 1,33 et celui de l'huile est de : 1,48.
Les indices de réfraction de l'eau et de l'huile étant très proches, la "cassure" sur le pic est beaucoup moins nette entre ces deux milieux.
Si le rayon incident est perpendiculaire à la "ligne" entre les deux milieux, l'angle de refracion est nul (sur l'expérience, le pic n'aurait pas l'illusion d'être cassé)

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur le Wikidébrouillard

• paille dans un verre d'eau
• La clef qui apparait

Autres expériences

• Calculer la célérité d'une onde sonore dans l'eau
• Calculer l'angle de réfraction par rapport à l'angle d'incidence et selon le milieu traversé

Applications : liens avec le quotidien

Un poisson que l'on voit dans la mer semble toujours plus gros que la réalité.
Dans un aquarium, si on regarde depuis le dessus et depuis le coté, on a l'impression que les poissons ne sont pas au même endroit, alors qu'ils n'ont pas bougé!
Pour les ondes sonores, un phénomène équivalent se produit : selon le milieu traversé, les ondes ne se déplacent en lignes droites : par exemple dans la mer, selon la salinité (teneur en sel) et la température de l'eau, les ondes sont déviées : les sonars doivent prendre en compte ce phénomène pour pouvoir détecter le fond et les objets qui les entourent au bon endroit.

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