Optique Géométrique Prime Pour L'emploi
Séquence pédagogique Objectifs et contenu Le cours 203-1A5-FX (Optique géométrique) vise à l'acquisition de la compétence 00C5, qui est d'«établir des liens entre des principes d'optique et l'utilisation de lentilles ophtalmiques». Le segment de cours qui fait l'objet de la présente page web est d'une durée de trois heures. Les objectifs qui s'y rattachent peuvent être résumés ainsi: Permettre à l'étudiant de se familiariser avec le vocabulaire spécifique au prisme (Angle du prisme, dioptres, base du prisme, etc. Optique géométrique prise en main. ). Initier les étudiants au concept de déviation d'un prisme. Présenter aux étudiants les conditions qui permettent aux rayons incidents d'un prisme d'en émerger. Étudier avec les étudiants l'impact d'une variation de l'angle du prisme, de l'angle d'incidence ou de l'indice de réfraction sur la déviation. Analyser avec les étudiants les simplifications associées au cas où l'angle d'incidence et l'angle du prisme sont faibles. Stratégies en étapes de déroulement V oici un aperçu du déroulement de ces trois heures de cours: L'amorce Celle-ci est constituée d'un bref rappel des éléments essentiels des trois chapitres qui précèdent celui sur les prismes dans le livre de référence utilisé, qui portent sur la réfraction, les dioptres plans et les lames à faces parallèles.
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En optique, le prisme est un des composantes les plus importants. On le retrouve en chimie, en physique de la matière condensée, en astrophysique, en optoélectronique et encore dans beaucoup d'autres appareils courants de la vie de tous les jours (comme les lentilles). Nous allons dans les paragraphes qui suivent déterminer les relations les plus importantes connatre relativement aux prismes et utiles l'ingénieur et au physicien. Nous nous intéressons aux rayons lumineux entrant par une face et sortant par une autre ayant subit deux réfractions (nous n'étudierons par les réflexions). Optique géométrique prisme. Voici la représentation type d'un prisme en optique géométrique avec le rayon incident S et sortant S ' et les deux normales N, N ' aux artes du sommet d'ouverture. Plus les divers angles d'incidence et de réfraction: (39. 106) Nous savons que la somme des angles d'un quadrilatère (toujours décomposable en deux triangles dont la somme des angles est) vaut. Donc dans le quadrilatère délimité par les sommets 1234.
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• En I, pour avoir une réflexion totale, l'angle d'incidence i doit satisfaire l'inégalité: i > ic. Donc: n1 sin i > n1 sin ic = n2, soit n1 sin i > n2 n2 < n1 sin i n2 < 1. 50 sin 74 = 1. 442 n2 < 1. 442 • En J, pour avoir une refléxion totale, l'angle d'incidence i doit satisfaire de nouveau l'inégalité: n2 < 1. 50 sin 58 = 1. 272 n2 < 1. 272 • En K, pour avoir une refléxion partielle, i < ic n1 sin i < n1 sin ic = n2 n1 sin i1 < n2 n2 > n1 sin i1 n2 > 1. 50 sin 26 = 0. 658 n2 > 0. 658 On a donc 3 inégalités: En I: n2 < 1. 442 En J: n2 < 1. 272 En K: n2 > 0. 658 Qu se réduisent à deux égalités: En tout 0. Séquence pédagogique - Le prisme en optique géométrique. 658 < n2 < 1. 272
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Un prisme est constitué par deux dioptres formant un dièdre. L'angle du dièdre A est l'angle du prisme. L'arête du dièdre est l'arête du prisme. En général le prisme est fermé par un plan opposé à l'arête qui constitue sa base. Un plan normal est un plan de section principale. On suppose que le prisme est placé dans l'air, que son indice est N > 1 et que la lumière utilisée est monochromatique. On se place dans un plan de section principale. Un rayon incident arrive sur le dioptre d'entrée en J avec une incidence i1. Avec nos hypothèses, le rayon pénètre dans le prisme et se réfracte avec une émergence r1. Il arrive en K sur le dioptre de sortie avec une incidence r2. Prismes. JK est dans le plan de section principale. Si r2 est supérieur à l'angle de réfraction limite, il y a réflexion totale sur cette face et il n'y a pas de rayon émergeant. Si r2 est inférieur à cet angle, il existe un rayon émergeant faisant l'angle i2 avec la normale au dioptre en K et contenu dans le plan de section principale.
Je rappelle l'expression analogue qui avait été obtenue sans faire d'approximation pour faire réaliser aux étudiants que cette dernière était beaucoup plus complexe que celle qui vient d'être développée. Synthèse Je questionne les étudiants à savoir quelles sont les trois équations les plus importantes qui ont été vues durant ce cours. Je leur demande de me citer les trois conditions d'émergence d'un prisme. Présentaton du devoir Suite à ce cours, les étudiants doivent effectuer la tâche faisant appel aux TIC, qui est décrite plus en détail ici. Optique géométrique ( Le prisme ) - Science. Modes et moments d'évaluation L'ensemble du contenu de ce cours est évalué formativement par le biais de l'activité qui est présentée à la fin du cours. Celle-ci se veut un travail de préparation en vue du prochain examen sommatif, comptant pour 25% de la note finale. Cet examen porte sur six chapitres alors que la période décrite sur ce site traite d'un seul de ceux-ci. Il est donc réaliste de présenter six problèmes à développement aux étudiants lors de cet examen, dont un qui fait appel à ce qui vient d'être décrit.