Chapitre 4 Réflexion et réfraction de la lumière

4.1 Le spectre électromagnétique Les signaux radio et TV 15cm-2km Les micro-ondes 1mm-15cm Le rayonnement infrarouge 700nm-1mm La lumière visible 400nm-700nm Le rayonnement ultraviolet 10nm-400nm Les rayons X 0,01nm-10nm Les rayons gamma ? – 0,01 nm

4.1 (suite)

4.2 L’optique géométrique L’optique géométrique est une approximation qui suppose que la lumière se propage en ligne droite sous forme de rayons Un rayon est un faisceau de lumière très étroit, perpendiculaire au front d ’onde, qui nous indique la direction de propagation de la lumière. Cette approximation est valable si les dimensions d’un appareil sont très supérieures à la longueur d’onde utilisée. Selon ce modèle, la lumière ne subit aucune déviation lorsqu ’elle frôle un objet (pas de diffraction: a >>λ).

4.3 La réflexion Réflexion diffuse: dans toutes les directions. Visible dans toute les directions. Réflexion spéculaire: dans une seule direction défini par la loi de la réflexion (L’angle d’indicence = angle de réflexion, les 2 rayons + normale dans un même plan d’incidence perpendiculaire à la surface). Visible dans une seule direction. Normale Rayon incident Rayon réfléchi

4.3 Principe de Huygen appliqué à la réflexion Front d’onde réfléchi Front d’onde incident Rayon incident Rayon réfléchi Milieu 1 Milieu 2 Principe de Huygen: Chacun des points d’un front d’onde agit comme une source de petites ondes secondaires circulaires. À un instant ultérieur, la superposition des ondes secondaires forme un nouveau front d’onde. Simulations 1

4.4 La réfraction Définition: Changement de direction que subit la lumière en traversant la surface de séparation entre deux milieux. Loi de la réfraction: Soit une surface séparant deux milieux différents, un rayon incident, la normale perpendiculaire à la surface et partant du point où le rayon frappe la surface, un rayon réfléchi partant de ce même point de contact et un rayon réfracté partant lui aussi de même point: Normale Rayon incident Rayon réfracté Milieu 2 Milieu1 n1 et n2 sont les indices de réfraction de chacun des milieux, et n2 > n1. L’indice de réfraction est une caractéristique de chaque milieu et est égal au rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide (c) et celle dans ce milieu (v): n = c/v. Loi de Snell-Descartes: Simulation 1

4.4 La réfraction (suite)

4.4 Principe de Huygen appliqué à la réfraction Front d’onde réfracté Front d’onde incident Rayon incident Rayon réfracté Milieu 1 Milieu 2 Simulations 1, 2

4.5 Réflexion totale interne Simulations 1, 2, 3

4.5 Réflexion totale interne (suite) Simulation 1

4.6 Le prisme et la dispersion En général, l’indice de réfraction dépend de la longueur d’onde. En conséquence, l’angle de réfraction varie selon la couleur, ce qui permet de à un prisme de décomposer la lumière blanche. Voir l’exemple 4.7. Simulations 1, 2, 3, 4