Chapitre 3 : La réflexion et réfraction de la lumière

 

I/ Réfraction et réflexion (dans un milieu transparent)

 

A. La réflexion de la lumière

Lorsque la lumière rencontre un autre milieu, une partie est réfléchie et revient alors dans le premier milieu.

 

B. La réfraction de la lumière

 

définition : Lorsque la lumière rencontre un autre milieu, une partie s'y propage en subissant une déviation. Chaque milieu est caractérisé par un indice de réfraction : n (> ou = à 1)

 

n air = 1. n eau = 1,33

 

Réfraction d'un rayon lumineux passant d'un milieu 1 d'indice de réfraction n1 à un milieu 2 d'indice de réfraction n2

 

Définitions :

-rayon incident = rayon qui vient de la source et qui se dirige vers n2.

-rayon réfracté = rayon dévié à la rencontre d'un nouveau milieu.

-normale = perpendiculaire à la surface de séparation

-point d'incidence = intersection entre la normale et la surface de séparation

-angle d'incidence i1 = angle formé par la normale et le rayon incident.

-angle de réfraction i2 = angle formé par la normale et le rayon réfracté

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Si n1 < à n2 (cas le plus courant) alors l'angle de réfraction est inférieur à l'angle d'incidence : le rayon réfracté se rapproche de la normale.

 

Si n1 > à n2 alors l'angle de réfraction est supérieur à l'angle d'incidence, le rayon réfracté s'éloigne de la normale.

 

II/ La réfraction et ses phénomènes

 

A. Les lois de Smell-Descartes

Les trois lois de Smell-Descartes décrivent les phénomènes observés. La troisième loi régit la réfraction :

 

n1 sin(i1) = n2 sin(i2)

 

B. La réflexion totale

 

Dans le cas où la lumière passe dans un milieu d'indice de réfraction plus faible, elle s'éloigne de la normale. Au delà d'une certaine limite d'angle d'incidence, la réfraction n'est alors plus possible et la lumière est entièrement réfléchie. C'est le phénomène de réflexion totale.

 

Le phénomène de réflexion totale est en particulier mis à profit dans les fibres optiques où la lumière entre avec un angle d'incidence trop important pour subir une réfraction et se réfléchit entièrement.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C. La dispersion de la lumière blanche

 

Lorsque la lumière blanche traverse un prisme, on récupère à la sortie une décomposition en plusieurs couleurs. C'est le spectre de la lumière blanche. Ce phénomène s'explique par le fait que les radiations ne subissent pas les mêmes déviations par réfraction.
Le violet subit une plus grande déviation (réfraction) que le rouge. Il est plus réfracté.