Réfraction : Changement de direction d'un rayon lumineux à la surface de séparation entre deux milieux transparents
- Appliquer la loi de Snell-Descartes
- Isoler l'angle réfracté
- Calculer la valeur de l'angle
n₁ = 1 (air), n₂ = 1.33 (eau), θ₁ = 30°
\(n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)\)
\(1 \times \sin(30°) = 1.33 \times \sin(\theta_2)\)
\(\sin(\theta_2) = \frac{\sin(30°)}{1.33} = \frac{0.5}{1.33} = 0.376\)
\(\theta_2 = \arcsin(0.376) = 22.1°\)
L'angle de réfraction est de 22.1° par rapport à la normale
• Loi de Snell-Descartes : n₁sin(θ₁) = n₂sin(θ₂)
• Angles mesurés : Par rapport à la normale
• Indice supérieur : L'angle réfracté est plus petit
Réflexion : Changement de direction d'un rayon lumineux à la surface d'un miroir
θᵢ = 45° par rapport à la normale
θᵢ = θᵣ (angle d'incidence = angle de réflexion)
θᵣ = 45° par rapport à la normale
Le rayon incident et réfléchi sont dans le même plan
L'angle de réflexion est de 45° par rapport à la normale
• Loi de la réflexion : θᵢ = θᵣ
• Plan d'incidence : Rayon incident, réfléchi et normale coplanaires
• Angle mesuré : Par rapport à la normale
Réfraction : Passage de la lumière entre deux milieux avec indices différents
n₁ = 1.33 (eau), n₂ = 1.5 (verre), θ₁ = 20°
\(n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)\)
\(1.33 \times \sin(20°) = 1.5 \times \sin(\theta_2)\)
\(\sin(\theta_2) = \frac{1.33 \times \sin(20°)}{1.5} = \frac{1.33 \times 0.342}{1.5} = 0.303\)
\(\theta_2 = \arcsin(0.303) = 17.7°\)
L'angle de réfraction est de 17.7° par rapport à la normale
• Indice supérieur : L'angle réfracté est plus petit
• Loi de Snell-Descartes : Valide pour tout couple de milieux
• Angle mesuré : Par rapport à la normale
Angle critique : Angle d'incidence pour lequel l'angle de réfraction est de 90°
n₁ = 1.5 (verre), n₂ = 1 (air)
\(\theta_2 = 90° \Rightarrow \sin(\theta_2) = 1\)
\(n_1 \sin(\theta_c) = n_2 \sin(90°) = n_2 \times 1\)
\(\sin(\theta_c) = \frac{n_2}{n_1} = \frac{1}{1.5} = 0.667\)
\(\theta_c = \arcsin(0.667) = 41.8°\)
L'angle critique est de 41.8° pour le passage verre-air
• Condition limite : θ₂ = 90° pour l'angle critique
• Formule : sin(θc) = n₂/n₁ (n₁ > n₂)
• Application : Fibres optiques, mirages
Réfraction : Changement de direction important pour un diamant (n = 2.42)
n₁ = 1 (air), n₂ = 2.42 (diamant), θ₁ = 15°
\(n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2)\)
\(1 \times \sin(15°) = 2.42 \times \sin(\theta_2)\)
\(\sin(\theta_2) = \frac{\sin(15°)}{2.42} = \frac{0.259}{2.42} = 0.107\)
\(\theta_2 = \arcsin(0.107) = 6.2°\)
L'angle de réfraction est de 6.2° par rapport à la normale
• Grand indice : Réfraction très marquée
• Effet diamant : Forte dispersion de la lumière
• Angle mesuré : Par rapport à la normale
- Réflexion : θᵢ = θᵣ
- Réfraction : n₁sin(θ₁) = n₂sin(θ₂)
- Angle critique : sin(θc) = n₂/n₁ (si n₁ > n₂)
- Indice : n = c/v (rapport entre célérité dans le vide et dans le milieu)
- La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène et transparent
- À la surface de séparation, la lumière peut être réfléchie ou réfractée
- Le rayon incident, réfléchi, réfracté et la normale sont coplanaires
- Lorsque la lumière passe d'un milieu moins réfringent à un milieu plus réfringent, elle se rapproche de la normale
- Lorsque la lumière passe d'un milieu plus réfringent à un milieu moins réfringent, elle s'éloigne de la normale
