Refraction/Prisms Flashcards
Principe de la réfraction de la lumière
Définition : la réfraction est le comportement de la lumière lorsqu’elle passe d’un milieu transparent à un autre. Lorsque la lumière entre dans un milieu différent, elle dévie de sa trajectoire rectiligne selon un angle précis.
Cette déviation s’explique par un changement de vitesse de la lumière : la vitesse de la lumière varie en fonction du milieu dans lequel elle se propage. La vitesse de la lumière est maximale dans le vide : elle est de 3 x 108 m/s. Mais cette vitesse sera plus faible dans l’eau par exemple.
Indice de réfraction
C’est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide, c, et la vitesse de la lumière dans le milieu donné, v : n = c/v
Où :
n représente l’indice de réfraction
c représente la vitesse de la lumière dans le vide (c = 3×108 m/s)
v représente la vitesse de la lumière dans le milieu donné
L’indice de réfraction de l’air
nair = 1
Loi de Snell Descartes
n1 x sin1=n2 x sin2
Où:
n1 représente l’indice de réfraction du milieu 1 (où se trouve le rayon incident)
θ 1 représente l’angle d’incidence (en degrés)
n2 représente l’indice de réfraction du rayon réfléchi
θ 2 représente l’angle de réfraction (en degrés)
Il y a deux cas de figure à retenir :
1er cas : n2>n1 = le milieu 2 est plus réfringent (par exemple si le rayon lumineux passe de l’air au verre, n1 air = 1 < n verre = 1,5)
⇨ donc θ 2 < θ 1 (d’après la loi de Snell Descartes)
⇨ le rayon réfracté se rapproche de la normale
2ème cas : n2 θ 1 (d’après la loi de Snell Descartes)
⇨ le rayon réfracté s’écarte de la normale
↳ dans ce deuxième cas, si l’angle incident est élevé, il peut atteindre un angle critique tel que le rayon réfracté est égal à 90 degrés (le maximum) : on a alors réflexion totale interne.
Dispersion de la lumière par un prisme
Le prisme est un système optique, taillé dans un milieu transparent comme le verre ou le plexiglas, qui va décomposer la lumière blanche en différentes radiations monochromatiques : on appelle ceci la dispersion de la lumière.
Ceci est dû au fait que l’indice n du verre constituant le prisme n’est pas le même pour toutes les longueurs d’onde.
Application : dans un arc en ciel, les gouttes d’eau se comportent comme un prisme, qui réfracte la lumière avec un angle différent pour chaque longueur d’onde.
Au fond de la goutte d’eau, il y a une réflexion totale.
Réflexion partielle
En même temps que la réfraction, il y a toujours une partie des rayons qui est réfléchie.
Remarque : concrètement, dans les exercices sur la réfraction, on ne tracera que le rayon réfracté.
Réflexion totale interne
Si n2
Angle critique
L’angle critique peut être calculé grâce à la formule suivante : sin θc = n2/n1
