Le tube invisible - Exercice résolu

Lorsqu'on plonge un tube à essai en verre rempli de glycérine dans un bécher contenant de la glycérine, le tube devient invisible (voir la vidéo). Cet exercice se propose d'expliquer ce phénomène. 

Grâce à une simulation, on examine le cas d'un objet en verre éclairé par un rayon de lumière blanche, formant un angle d'incidence avec la face du carré. L'objet est plongé dans un milieu d'indice optique réglable (milieu dit "Personnalisé", à sélectionner dans la liste déroulante en haut à droite).

1.  À l'aide de l'outil de simulation fournie, reproduire la situation présentée dans l'image ci-dessus.

2. Un objet transparent et incolore est repérable visuellement en raison des déviations de la lumière qu'il provoque. En faisant bouger le curseur (en haut à droite), déterminer la valeur de l'indice optique du milieu personnalisé qu'il faut choisir pour que le rayon lumineux ne soit pas dévié par l'objet. 

3. La glycérine est un liquide incolore transparent et visqueux. Un tube à essai en verre rempli de glycérine et entouré de glycérine devient invisible ! Comparer l'indice optique de la glycérine et celui du verre. 

Résolution : 

1. Choisir la rubrique "Prismes et cylindres", poser un objet en verre de forme carrée (panneau du bas), le faire pivoter, puis sélectionner un faisceau de lumière blanche en haut à droite.

2. Le rayon lumineux se propage en ligne droite à condition que le curseur de l'indice de réfraction du milieu soit positionné à l'emplacement "Verre". Ainsi, le rayon n'est pas dévié si le milieu environnant possède le même indice optique que l'objet, qui est en verre. 

3. D'après l'expérience, les rayons lumineux ne sont pas déviés si les deux milieux ont des indices optiques égaux. Nous pouvons en déduire que la glycérine et le verre possèdent des indices optiques égaux.