Exercices pour le cours de physique de Feynman
Exercice 20.4 Un sportif affamé rencontre un tonneau d’eau de pluie de 80 cm de
diamètre avec 100 cm d’eau dedans, et, en passant il remarque à l’intérieur un poisson
contre le bord diamétralement opposé à lui. Le poisson est entre le fond et la surface du
tonneau, et le rayon lumineux allant du poisson à l’œil du sportif sort de l’eau à l’endroit
de l’axe du tonneau, en faisant un angle de 60 ◦ avec la verticale. Si l’œil de l’homme
est juste au-dessus du bord du tonneau, à quel angle θ de cette ligne de visée doit-il tirer
avec son fusil de façon à atteindre le poisson ? (On négligera la déviation de la balle
lorsqu’elle pénètre dans l’eau.)
Exercice 20.5 Il est bien connu que lorsque de la lumière passe d’un milieu transparent à un autre, toute la lumière n’est pas réfractée, mais une partie est réfléchie (voir
la figure 20.3) et très peu de lumière est absorbée ou diffusée. Qu’arrive-t-il lorsque un
faisceau de lumière atteint l’interface entre deux milieux, si le faisceau initial provient
du milieu le plus dense ? Discuter et dessiner la situation pour des angles divers θ.
Figure 20.3
Incident
Refléchi
Réfracté
θ
Exercice 20.6 Deux miroirs plans se croisent de façon à former un angle droit parfait,
avec une ligne d’intersection verticale. Faire un dessin pour montrer pourquoi, dans un
tel miroir, on se voit comme les autres nous voient.
Exercice 20.7 Trois miroirs mutuellement perpendiculaires se rejoignent pour former
un coin à angles droits. Un rayon lumineux atteint l’un des miroirs, puis, peut-être l’un
des deux autres ou les deux. Montrer qu’après toutes les réflexions (en supposant que les
miroirs sont très larges) le rayon se propage dans la direction exactement opposée à sa direction d’incidence, mais avec un déplacement latéral. Connaissez-vous une application
d’un tel « appareil à réfléchir en coin » ?
Exercice 20.8 Un faisceau de rayons lumineux, parallèle à un axe et proche de lui,
tombe sur un miroir sphérique concave de rayon R, comme sur la figure 20.4.
Figure 20.4
x
y
O
R
Δ x0
x0
(a) Trouver la position du point focal X 0 = X 0 (R) dans le cas y R.
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Exercice 20.4 Un sportif affamé rencontre un tonneau d’eau de pluie de 80 cm de
diamètre avec 100 cm d’eau dedans, et, en passant il remarque à l’intérieur un poisson
contre le bord diamétralement opposé à lui. Le poisson est entre le fond et la surface du
tonneau, et le rayon lumineux allant du poisson à l’œil du sportif sort de l’eau à l’endroit
de l’axe du tonneau, en faisant un angle de 60 ◦ avec la verticale. Si l’œil de l’homme
est juste au-dessus du bord du tonneau, à quel angle θ de cette ligne de visée doit-il tirer
avec son fusil de façon à atteindre le poisson ? (On négligera la déviation de la balle
lorsqu’elle pénètre dans l’eau.)
Exercice 20.5 Il est bien connu que lorsque de la lumière passe d’un milieu transparent à un autre, toute la lumière n’est pas réfractée, mais une partie est réfléchie (voir
la figure 20.3) et très peu de lumière est absorbée ou diffusée. Qu’arrive-t-il lorsque un
faisceau de lumière atteint l’interface entre deux milieux, si le faisceau initial provient
du milieu le plus dense ? Discuter et dessiner la situation pour des angles divers θ.
Figure 20.3
Incident
Refléchi
Réfracté
θ
Exercice 20.6 Deux miroirs plans se croisent de façon à former un angle droit parfait,
avec une ligne d’intersection verticale. Faire un dessin pour montrer pourquoi, dans un
tel miroir, on se voit comme les autres nous voient.
Exercice 20.7 Trois miroirs mutuellement perpendiculaires se rejoignent pour former
un coin à angles droits. Un rayon lumineux atteint l’un des miroirs, puis, peut-être l’un
des deux autres ou les deux. Montrer qu’après toutes les réflexions (en supposant que les
miroirs sont très larges) le rayon se propage dans la direction exactement opposée à sa direction d’incidence, mais avec un déplacement latéral. Connaissez-vous une application
d’un tel « appareil à réfléchir en coin » ?
Exercice 20.8 Un faisceau de rayons lumineux, parallèle à un axe et proche de lui,
tombe sur un miroir sphérique concave de rayon R, comme sur la figure 20.4.
Figure 20.4
x
y
O
R
Δ x0
x0
(a) Trouver la position du point focal X 0 = X 0 (R) dans le cas y R.
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