Fiche de Travaux Dirigés (TD)
8 Exercices d'application gradués avec corrigés rédigés pas à pas.
1 Exercice 1 : Application Directe de la Loi de Réflexion
★☆☆ (Application directe)Un rayon laser rouge frappe la surface d'un miroir plan au point d'incidence $I$. L'angle d'incidence entre le rayon incident et la normale est $i_1 = 28^\circ$.
Donner la valeur de l'angle de réflexion $i_2$ et préciser son emplacement.
2 Exercice 2 : Calcul de l'Angle d'Incidence par rapport à la Surface
★☆☆ (Calcul d'angle)Un faisceau lumineux rasant fait un angle de $\alpha = 35^\circ$ avec la surface réfléchissante d'un miroir plan.
2.1. Calculer l'angle d'incidence $i_1$ par rapport à la normale.
2.2. En déduire la valeur de l'angle de réflexion $i_2$.
3 Exercice 3 : Incidence Perpendiculaire (Rétro-réflexion)
★★☆ (Rétro-réflexion)Un rayon laser pointe perpendiculairement à la surface d'un miroir plan (il est confondu avec la normale).
3.1. Donner les valeurs de $i_1$ et de $i_2$.
3.2. Quelle est la trajectoire du rayon réfléchi ?
4 Exercice 4 : Télémétrie Laser de Précision sur Chantier
★★☆ (Télémétrie laser)Un télémètre laser émet un signal impulsionnel à $c = 3 \times 10^8\text{ m/s}$. L'onde réfléchie sur un mur en béton est reçue après un temps $t = 3{,}0 \times 10^{-7}\text{ s}$ ($0{,}30\text{ }\mu\text{s}$).
Calculer la distance $d$ en mètres séparant le télémètre du mur.
5 Exercice 5 : Périscope à Deux Miroirs Parallèles
★★☆ (Double réflexion)Un périscope est constitué de deux miroirs plans $M_1$ et $M_2$ parallèles entre eux, inclinés à $45^\circ$ par rapport à un rayon horizontal d'entrée.
5.1. Déterminer la déviation créée par le 1er miroir $M_1$.
5.2. Déterminer la déviation créée par le 2e miroir $M_2$. Montrer que le rayon de sortie est parallèle au rayon d'entrée.
6 Exercice 6 : Miroir d'Angle à 90° (Équerre Optique)
★★★ (Miroirs orthogonaux)Deux miroirs plans sont assemblés à angle droit ($90^\circ$). Un rayon d'entrée arrive sur le premier miroir avec un angle d'incidence $i_1 = 30^\circ$.
6.1. Donner la valeur de $i_2$ sur le premier miroir.
6.2. Calculer l'angle d'incidence $i'_1$ sur le second miroir.
6.3. En déduire la direction du rayon de sortie final par rapport au rayon initial.
7 Exercice 7 : Distance de Vision dans un Rétroviseur
★★★ (Symétrie d'image)Une voiture suit un camion et se trouve à $d_{auto} = 8{,}0\text{ m}$ derrière le rétroviseur plan du camion. Les yeux du chauffeur du camion sont à $d_{chauffeur} = 2{,}0\text{ m}$ devant son rétroviseur.
7.1. À quelle distance derrière le miroir se forme l'image virtuelle de la voiture ?
7.2. Quelle est la distance totale accommodée par les yeux du chauffeur pour voir cette voiture dans son miroir ?
8 Exercice 8 : Réflexion sur un Plan d'Eau Calme
★★★ (Symétrie eau)Le sommet d'un pilonne d'éclairage de hauteur $H = 15\text{ m}$ se réfléchit sur une flaque d'eau parfaitement calme au sol. Le rayon lumineux incident fait un angle $i_1 = 65^\circ$ avec la normale verticale.
8.1. Donner la valeur de l'angle de réflexion $i_2$.
8.2. À quelle profondeur sous la surface du sol se trouve l'image virtuelle du sommet du pylône ?