🔦 Réfraction et réflexion de la lumière
📖 Définitions clés
| Terme | Définition |
|---|
| Rayon incident | Rayon lumineux qui arrive sur la surface de séparation (dioptre) entre deux milieux |
| Normale | Droite perpendiculaire à la surface de séparation au point d'incidence |
| Réflexion | La lumière rebondit dans le même milieu en rencontrant la surface |
| Réfraction | La lumière change de direction en passant d'un milieu transparent à un autre |
| Indice optique n | Grandeur sans unité caractérisant un milieu transparent (n≥1). Plus n est grand, plus le milieu est réfringent |
| Dispersion | Décomposition de la lumière blanche (polychromatique) en ses différentes couleurs (radiations monochromatiques) |
| Lumière monochromatique | Lumière composée d'une seule radiation, caractérisée par une longueur d'onde λ |
📐 Formules essentielles
| Loi | Formule | Détails |
|---|
| Réflexion | i1^=r^ | Angle d'incidence = angle de réflexion (même milieu) |
| Réfraction (Snell-Descartes) | n1×sin(i1^)=n2×sin(i2^) | Les angles sont mesurés par rapport à la normale |
| Milieu | Indice n |
|---|
| Vide / Air | ≈1,00 |
| Eau | ≈1,33 |
| Verre | ≈1,50 |
✅ Méthodes
Appliquer la loi de Snell-Descartes :
- Repérer les deux milieux et leurs indices n1 et n2
- Tracer la normale à la surface au point d'incidence
- Mesurer l'angle d'incidence i1^ par rapport à la normale
- Appliquer n1sin(i1^)=n2sin(i2^)
- Isoler l'inconnue : sin(i2^)=n2n1sin(i1^)
- Calculer i2^=arcsin(n2n1sin(i1^))
Expliquer la dispersion par un prisme :
- La lumière blanche est composée de toutes les couleurs (violet → rouge)
- L'indice n du verre dépend de la couleur (donc de λ)
- nviolet>nrouge → le violet est plus dévié que le rouge
- Chaque couleur est réfractée différemment → spectre continu
⚠️ Pièges à éviter
| Piège | Correction |
|---|
| Mesurer l'angle par rapport à la surface | Les angles se mesurent toujours par rapport à la normale |
| Oublier que n est sans unité | L'indice optique n'a pas d'unité |
| Penser que n peut être < 1 | n≥1 pour tout milieu matériel |
| Confondre « plus réfringent » et « moins dévié » | Plus le milieu est réfringent (n grand) → plus le rayon se rapproche de la normale |
| Confondre réflexion et réfraction | Réflexion = même milieu ; réfraction = changement de milieu |
📌 À retenir
- Le rayon incident, la normale et le rayon réfracté (ou réfléchi) sont dans le même plan.
- Quand la lumière passe d'un milieu moins réfringent vers un milieu plus réfringent (n1<n2) : le rayon se rapproche de la normale (i2^<i1^).
- La dispersion existe car l'indice n varie avec la couleur (la longueur d'onde).
- Le violet (λ≈400 nm) est toujours plus dévié que le rouge (λ≈800 nm).
- La calculatrice doit être en degrés pour les calculs d'angles !