LES MIRAGES - Petite expérience pour comprendre le chemin que prend la lumière en traversant des milieux d'indices différents

    Dans un milieu homogène, la lumière emprunte toujours une trajectoire rectiligne. Mais dans un milieu non homogène (composé de plusieurs milieux à indices différents), voyons quel chemin elle empruntera.
 
  • Matériel

  

Laser (2mW)                                      Cuve parallélépipède (50*25*10 cm)

Eau : environ 20L                                                                   Sucre : 4kg

Entonnoir à tube long                                                                  Béchers

Agitateur magnétique                                                   Plaque chauffante

Lait en poudre                                                                    Une potence
 
ah! pas de chance
 
  • Protocole de l’expérience 

-         Il est nécessaire de préparer l’eau saturée en sucre, qui constituera le milieu non homogène. Pour cela, il faut dissoudre du sucre dans l’eau jusqu’à ce qu’il reste des grains non miscibles : l’eau est alors dite saturée en sucre, sa densité est plus élevée que celle de l’eau. L’expérience nécessitera 1L d’eau saturée environ.

-         Remplir la cuve par environ 4L d’eau, puis ajouter de la poudre de lait afin de rendre le futur rayon laser bien visible dans le noir. 

-       ah! pas de chance  Placer dans la cuve un entonnoir que vous aurez fixé à une potence, pour ne pas qu’il puisse bouger ni mélanger les solutions. Verser doucement dans l’entonnoir l’eau saturée. L’eau doit s’écouler lentement et verser le litre doit prendre environ 5 minutes. Une fois terminé, il doit apparaître clairement au fond de la cuve la différence entre les 2 milieux. L’eau saturée est bien sûr au fond (elle est plus lourde que l’eau normale).

-         Disposer le laser horizontalement en face de la cuve, au niveau de l’eau saturée. Allumer le laser. Éteindre les lumières et observer le trajet de la lumière dans la cuve.


 
  • Indications pratiques

- Pour accélérer la dissolution du sucre dans l’eau, placer 1L d’eau sur une plaque chauffante (et élever la température à 25°C) et un agitateur magnétique. Il suffit ensuite d’ajouter le sucre et d’attendre qu’il soit entièrement dissous, puis de recommencer, etc.

- Il est possible d’affiner le pinceau lumineux en plaçant une lentille convergente avant la cuve.

 
  • Résultat de l’expérience

La lumière est déviée et n’apparaît plus en ligne droite. Elle emprunte un chemin courbe.



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