Paille dans un verre d'eau

De Wikidebrouillard.

Version du 29 avril 2008 à 14:16

Matériel

• 1 paille
• 1 verre d'eau transparent

L'expérience

En vidéo

La manipulation

• Remplir un verre d'eau
• Mettre la paille dans le verre

Que voit-on ?

La paille semble être tordue quant elle est dans l'eau.

Explication

l'indice de réfraction de l'eau étant différent de celui de l'air, l'image renvoyée est différente. Si l'on considère un rayon lumineux se propageant en ligne droite, lorsque celui-ci rencontre l'eau, il va alors voir sa trajectoire modifiée. On parlera alors de déviation des rayons lumineux.

Cette déviation traduit les propriétés des différents milieux, ici, l'eau et l'air, on parlera de milieux d'indices de réfraction différents.Il s'agit en réalité du rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide sur celui de sa vitesse dans le milieux concerné.

Notons que la lumière se propage à une vitesse donnée dans le vide (300 000 kilomètres par secondes). Dans l'eau le verre ou bien n'importe quel autre milieux transparent, les rayons lumineux rencontrent des obstacles qui vont modifier cette vitesse. Il faudra alors plus de temps à un rayon lumineux donné pour atteindre notre oeil.

En termes plus formels nous parlerons de déphasage géométrique.

Concepts scientifiques associés

ne pas hésiter à faire des liens avec l'encyclopédie :Wikipédia

En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci change entre deux milieux. Typiquement, cela se produit à l'interface entre deux milieux, ou lors d'un changement d'impédance du milieu.

l'indice de réfraction de l'eau différent de l'air induit un déphasage des rayons lumineux qui traversent le volume d'eau.l'interface air-eau constitue un dioptre plan.Le faisceau incident (celui qui entre) et le faisceau réfracté(celui qui sort) n'ont pas les mêmes angles par rapport à la normale au dioptre. ces deux angles obéissent a la loi de Snell-Descartes. n*sin(O)=n'*sin(O') ou o et o' sont respectivement les angles incidents et réfractés.

Ceci traduit simplement le fait que les chemins optiques varient selon les milieux.

Application : Lien avec le quotidien

Prisme: les différents rayons lumineux correspondants à différentes longueurs d'onde vont être déviés, il apparait alors un arc en ciel.

Mirage : les rayons lumineux sont courbés en raison de changement d'indice du milieu, il est alors possible de voir des oasis apparaître en beau milieu du desert alors qu'en temps normal ceux ci sont bien trop éloignés pour être observés.

réfraction des ondes sismiques : les ondes sismiques vont se réfracter dans les roches qui constituent la couche terrestre.

Liens avec d'autres expériences

absorption de la lumière

dispersion de la lumière

propagation des ondes dans milieux différents.

reflexion de la lumière

Comment l'animer ?

Liens avec des programmes d'animation

Comme par exemple "Debout les terriens", "foot'sciences", "6TdB", ...

Paille dans un verre d'eau