Oscillo & Becherhttp://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
Propagation d'une onde électromagnétique dans un milieu transparent
ONDES MÉCANIQUES ET ONDES ÉLECTROMAGNÉTIQUES :
Contrairement aux ondes mécaniques, la lumière (les ondes électromagnétiques OEM de manière générale) n’ont pas besoin de matière pour se propager.
MILIEUX DE PROPAGATION DITS TRANSPARENTS :
Milieux transparents :
Si donc les OEM peuvent se propager dans le vide à la célérité C, elles peuvent aussi se propager dans des milieux dits"transparents" à la célérité v.
Indice de réfraction n :
Dans un milieu transparent (matériel), les OEM ne se propagent jamais aussi vite que dans le vide.
On a donc v $<$ C
On peut définir un indice de réfraction $n_{i}$ dans l'expression $v_{i} = \frac{C}{n_{i}}$
avec :
$v_{i}$ : célérité de l'OEM dans le milieu transparent i (en $m.s^{-1}$)
C : célérité de l'OEM dans le vide (en $m.s^{-1}$)
$n_{i}$ : indice de réfraction du milieu transparent i
Exemples :
| milieu | air | eau | plexiglass | diamant |
|---|---|---|---|---|
| indice n | 1,00028 | 1,33 | 1,50 | 2,5 |
On constate que l'indice de réfraction de l'air est assimilable à 1 : la célérité de la lumière dans l'air est quasiment égale à la célérité de la lumière dans le vide.
RÉFRACTION :
C'est ce phénomène que l'on observe lorsque l'on voit la lumière changer de direction quand elle passe d'un milieu transparent à un autre (par exemple : de l'air à l'eau ...).
Le dioptre est la surface de séparation entre les deux milieux d'indices $n_{1}$ et $n_{2}$.
Si, donc, la lumière change de vitesse et de direction quand elle passe d'un milieu à un autre, il faut savoir que la fréquence $\nu$ d’une radiation monochromatique, elle, ne change pas.
Relation entre période temporelle T et période spatiale $\lambda$
Pour toute onde, on a $v = \frac{\lambda}{T} = \lambda \times f$
- Pour une OEM se propageant dans le vide, l'expression précédente devient :
$C = \lambda_{o}.\nu$ (1) avec $\lambda_{o}$ : longueur d'onde de la radiation dans le vide
- Pour cette même onde se propageant à la célérité v dans un milieu transparent d'indice n :
$v = \lambda.\nu$ (2) avec $\lambda$ : longueur d'onde de la radiation dans le milieu transparent
Relation entre longueur d'onde $\lambda$ et indice de réfraction n
Faisons le rapport des expressions $\frac{(1)}{(2)}$, on obtient :
$n = \frac{\lambda_{o}}{\lambda}$