Expérience

L'expérience que nous vous proposons va nous permettre de comprendre les comportements d'un rayon lumineux lorsqu'il passe d'un milieu à un autre sans homogénéité des milieux. 

Nous observerons dans un premier temps le matériel utilisés puis nous expliciterons le protocole expérimental établis. Dans un second temps, nous présenterons l'expérience sous forme de photographies. Enfin, nous analyserons et comprendrons les résultats obtenus lors de l'expérience.

But de l'expérience

L'objectif de notre expérience est l'observation de la réfraction entre deux milieux non homogènes.
 

Matériel

- Un pointeur laser vert (50mW)
 
- Une cuve transparente parallélépipédique
 
- Du lait
 

Protocole

- Préparation d' une solution d'eau sucrée : On insère 750g de sucre dans la cuve auquel on ajoute 1,5 L d'eau chaude.
 
- Après dilution de lait (1 volume de lait pour 10 volumes d'eau), on verse une goutte dans la cuve afin d'avoir une faible diffusion de la lumière et rend ainsi le faisceau laser visible.
 
- On prépare alors 1,5L d'eau auquel on ajoute une cuillère à soupe de lait. 
 
- On verse alors ce contenu dans la cuve tout doucement à l'aide d'une grande cuillère afin d'éviter un mélange entre la solution sucrée et la solution lactée. 
 
- On positionne alors le laser sur le côté de la cuve et on éteint la lumière afin d'avoir une meilleure visibilité. 
 

Réalisation

Laser dans la solution témoin (un milieu homogène : l'eau)
 
 
Insertion de sucres en morceaux dans la cuve
 
 
Préparation de la solution aqueuse lactée
 
 
Préparation de la dilution de lait dans le but de rendre le laser visible
 
 
Insertion de la solution lactée dans la cuve à l'aide d'une cuillère
 
 
Solution à deux couches distinctes : une solution d'eau sucrée (inférieure) 
et une solution lactée (supérieure) ainsi qu'une 
couche intermédiaire composée d'eau, de sucre et de lait.
 
     
 
      Laser courbé dans la solution expérimentale (deux milieux distincts)
 
 
 

Exploitation des résultats

La solution d'eau lactée possède un indice de réfraction bien moindre comparé à la solution d'eau sucrée. La couche intermédiaire possède une variation d'indice de réfraction entre sa couche supérieur (dont l'indice est le plus élevé) et sa couche inférieur. Les rayons lumineux sont alors déviés de la couche où l'indice est le plus élevé à la couche où l'indice est le plus faible.

Dans l’eau lactée qui correspond à la couche supérieure ou dans la solution sucrée qui correspond à la couche inférieure, l’indice de réfraction est constant. Cela se vérifie par la propagation de la lumière en ligne droite comme dans le vide.

Cependant, lorsque le faisceau laser arrive dans la couche intermédiaire avec une inclinaison faible, il est dévié vers le bas. Cela s'explique car les rayons lumineux sont déviés du milieu où l'indice de réfraction est le plus élevé au milieu où il l'est le moins. 

Pour résumé, cette expérience nous a permis de comprendre quel est le comportement d'un rayon lumineux lorsqu'il traverse des milieux dont les indices de réfractions sont différents. Cette expérience nous permet de faire le lien entre le phénomène de réfraction et les mirages qui sont eux, produits dans l'air de l'atmosphère.