Physique - Optique

7. La réfraction (p.449) Définition: Lorsque la lumière passe d’un milieu à un autre milieu ayant une masse volumique différente, la lumière change de direction et de vitesse. Exemple: Lumière qui passe de l’air à l’eau De l’air à du verre

Terminologie Le rayon de réfraction se rapproche de la normale lorsqu’il passe d’un milieu moins dense (l’air) à un milieu plus dense (l’eau). L’inverse est vrai aussi. Le rayon de réfraction s’éloigne de la normale lorsqu’il passe d’un milieu plus dense (l’eau) à un milieu moins dense (l’air).

L’indice de réfraction L’indice de réfraction est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans l’autre milieu. Le symbole de l’indice de réfraction est représenté par le symbole ‘n’ et ne contient pas d’unité. Le symbole de l’indice de réfraction est représenté par le symbole ‘n’ et ne contient pas d’unité (car on divise une vitesse par une vitesse – les unités s’éliminent). 4

La formule pour calculer l’indice de réfraction est alors: indice de = vitesse lumière dans vide réfraction vitesse lumière dans milieu n = c v Le ‘c’ (célérité) est le symbole utilisé pour représenter la vitesse de la lumière dans le vide. Celle-ci est toujours 3 x 108 m/s (une constante).

Démo Indice de réfraction Huile de maïs et la vitre ont le même indice de réfraction donc la lumière ne change pas de direction. La vitre dans l’huile est camouflée.

Loi de Snell n1sinθ1 = n2sinθ2 Il existe un rapport entre l’indice de réfraction du milieu 1 et l’angle du rayon incident du milieu 1 par rapport à l’indice de réfraction du milieu 2 et l’angle du rayon de réfraction. SOHCAHTOA

Exemples 1. Si un rayon incident à 30 degrés passe de l’air à l’eau, quel est le rayon de réfraction? (neau=1,33)

Mise en application b) Le pêcheur (schéma)

Dispersion La séparation des couleurs par la réfraction. La lumière blanche est réfractée deux fois dans le prisme. Lorsque la lumière quitte le prisme, elle forme un spectre de couleurs. Puisque chaque couleur voyage à une vitesse différente, chaque couleur est donc déviée différemment La lumière bleue voyage plus lentement que la lumière rouge.

Dispersion P.469

L’angle critique et la réflexion totale interne Lorsque le rayon incident produit un angle de réfraction de 90 degrés, il n’y a plus de réfraction. On parle de réflexion totale interne. NB. La lumière doit passer d’un milieu plus dense à un milieu moins dense pour obtenir la réflexion totale interne. L’angle critique (ou limite) : c’est l’angle qui donne une réfraction de 90 degrés lorsque le rayon incident passe d’un milieu plus dense à moins dense. C’est l’angle minimal pour obtenir la réflexion totale interne.

Schéma et exemple calcul Trouve l’angle limite lorsqu’un rayon incident passe de l’eau à l’air. (neau=1,33)