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PROPAGATION, REFLEXION, RÉFRACTION DE LA LUMIÈRE
Table des matières
1. PROPAGATION RECTILIGNE DE LA LUMIÈRE. MODÈLE DU RAYON LUMINEUX :
- Lien de vidéo :
- Dans un milieu homogène, la lumière se propage en ligne droite.
- On parle de propagation rectiligne de la lumière dans un milieu homogène
- Dans le vide, la lumière se déplace plus rapidement (C = 300 000 \(km.s^{-1}\) = \(3 \times 10^{8}\) \(m.s^{-1}\)) que dans la matière. La vitesse de la lumière dans le vide correspond à une constante fondamentale C de la physique.
- Dans l’eau par exemple, la lumière se propage à une vitesse moindre, à v = \(2.25 \times 10^{8}\) \(m.s^{-1}\)..
2. CAS D’HÉTÉROGÉNÉITÉ : CHANGEMENT DE MILIEU :
- Quand la lumière change de milieu de propagation, elle peut subir plusieurs phénomènes :
- Un changement de direction dans le milieu initial, c’est la réflexion.
- Un changement de direction dans le nouveau milieu, c’est la réfraction.
- Une décomposition en ses éventuelles composantes colorées, c’est la dispersion.
3. Milieux transparents. Indice de réfraction n
- Si donc la lumière peut se propager dans le vide à la célérité C, elle peut aussi se propager dans des milieux dits« transparents » à la célérité v.
- Dans un milieu matériel transparent, la lumière (les ondes électromagnétiques OEM de manière générale) ne se propagent jamais aussi vite que dans le vide.
On a donc v \(<\) C
3.1. Indice de réfraction n
On peut définir l’indice de réfraction \(n_{i}\) d’un milieu transparent i comme:
\(n_{i} = \dfrac{C}{v_{i}}\)
avec :
- \(v_{i}\) : célérité de l’onde dans le milieu transparent i (en \(m.s^{-1}\))
- C : célérité de l’onde dans le vide (en \(m.s^{-1}\))
- \(n_{i}\) : indice de réfraction du milieu transparent i
Exemple : Dans l’eau par exemple, la lumière se propage à une vitesse v = \(2.25 \times 10^{8}\) \(m.s^{-1}\). En déduire la valeur de l’indice de réfraction de l’eau \(n_{eau}\)
3.2. Quelques valeurs d’indices de réfraction
| milieu | air | plexiglas | verre | glycérol | eau | diamant |
|---|---|---|---|---|---|---|
| n | 1,00028 | 1,50 | 1,50 | 1,50 | 1,33 | 2,50 |
Pourquoi, d’après le tableau précédent, peut-on dire que la célérité de la lumière dans l’air est quasiment égale à la célérité de la lumière dans le vide ?
4. Lois de Snell-Descartes
4.1. à propos de la réflexion (\(i_{1}\) est l’angle incident, \(r\) est l’angle réfléchi)
\(i_{1} = r\)
4.2. à propos de la réfraction (\(i_{1}\) est l’angle incident, \(i_{2}\) est l’angle réfracté)
\(n_{1}\times sin(i_{1}) = n_{2}\times sin(i_{2})\)
4.3. Application
- Simulation DÉVIATION DE LA LUMIÈRE Menu INTRO
Choisir :
- Milieu 1 : l’air ; milieu 2 : plexiglas
- Régler le rayon laser tel que \(i_{1}\) = 50°
- Mesurer r et \(i_{2}\)
- Si on remplace le plexiglas par de l’eau en maintenant \(i_{1}\) = 50°, comment prévoir, par le calcul, la nouvelle valeur de \(i_{2}\) ?
5. Vers l’invisibilité
6. L’expérience d’Archimède
Created: 2021-11-14 dim. 11:52