Dispersion et réfraction de la lumière

I- Réfraction 1- Définitions : Dioptre La normale au dioptre Rayon incident Rayon réfracté Angle d'incidence Angle de réfraction Indice de réfraction Faire un schéma en utilisant tous les mots précédents.

i r La normale au dioptre Rayon incident milieu 1 (air) Surface séparant deux milieux transparents milieu 2 (eau) r Rayon réfracté

i r La normale au dioptre Rayon incident milieu 1 (air) Rayon réfracté r i milieu 1 (air) milieu 2 (eau) Surface séparant deux milieux transparents

2)- Lois de Descartes Première loi Le rayon incident, le rayon refracté et la normale se trouve dans le même plan que l'on appelle plan d'incidence. Deuxième loi Pour un rayon passant d'un milieu d'indice de réfraction n1 au milieu d'indice de réfraction n2, les angles d'incidence i et de réfraction r obéissent à la loi : n1 sin( i ) = n2 sin( r )

II- Dispersion de la lumière blanche : 1) - Définition : Utilisation d ’un prisme ou d’un réseau. Le prisme dévie les couleurs de manière différente, elles sont donc séparées. Spectre de la lumière blanche 

2) - Spectre de la lumière blanche et longueurs d ’onde : La lumière blanche est composée d ’une multitude de radiations colorées allant du violet au rouge. A chaque radiation est associée une longueur d’onde précise.

l : symbole de la longueur d ’onde nm: nanomètre avec 1 nm = 10-9 m Spectre de la lumière blanche  l : symbole de la longueur d ’onde nm: nanomètre avec 1 nm = 10-9 m 620 Rouge 750 590 Orange 575 Jaune 500 Vert 420 Bleu 400 Violet l en nm L’œil humain n’est sensible qu’à certaines radiations : 400 nm < l < 800 nm  domaine du visible l < 400 nm  ultraviolets (UV) 800 nm < l  infrarouge

(Exemple : la lumière du laser). 3) - Lumières polychromatiques et monochromatiques : (définitions à connaître) Une lumière monochromatique correspond à une seule couleur, une seule radiation. Elle ne peut pas être décomposée par un prisme. (Exemple : la lumière du laser). Une lumière polychromatique est un mélange de plusieurs radiations. Elle peut être décomposée par un prisme. (Exemple : lumière du soleil)

4- Indice optique et dispersion de la lumière : a)- L’indice optique dépend du milieu L’indice optique est une caractéristique du milieu transparent, il est souvent donné dans les exercices. Milieu Air Eau Verre ordinaire Cristal Diamant Indice n 1.00 1.33 1.51 environ 1.62 2.40

b)- L’indice optique dépend de la longueur d’onde Ex 1: Dans le verre ordinaire (animation) A la sortie du prisme n bleu > n rouge donc r bleu > r rouge Le bleu est plus dévié que le rouge. Le verre disperse la lumière. Ex 2 : Dans l’air n bleu = n rouge. L’air ne disperse pas la lumière. Ex 3 : Comparaison entre le Flint et le Crown Crown Flint n (600) = 1,51 n (600) = 1,62 n (500) = 1,51 n (500) = 1,63 Le Flint disperse plus la lumière que le Crown

Conclusion : L’indice de réfraction d’un milieu transparent varie en fonction de la longueur d’onde de la radiation qui le traverse. Ce phénomène est à l’origine de la dispersion de la lumière blanche. Plus la variation de l’indice est importante et plus le milieu est dispersif.