Dispersion et réfraction de la lumière

I- Réfraction1- Définitions :DioptreLa normale au dioptreRayon incidentRayon réfractéAngle d'incidenceAngle de réfractionIndice de réfraction

Faire un schéma en utilisant tous les mots précédents.

Surface séparant deux milieux transparents

La normale au dioptreRayon incident

Rayon réfracté

r

i

milieu 1 (air)

milieu 2 (eau)

Surface séparant deux milieux transparents

La normale au dioptreRayon incident

Rayon réfracté

r

i

milieu 1 (air)

milieu 2 (eau)

2)- Lois de Descartes

Première loiLe rayon incident, le rayon refracté et la normale se trouve dans le même plan que l'on appelle plan d'incidence.

Deuxième loiPour 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.

620Rouge750

590Orange620

575Jaune590

500Vert575

420Bleu500

400Violet420

: symbole de la longueur d ’ondenm: nanomètre avec 1 nm = 10-9 m

en nm

Spectre de la lumière blanche 

L’œil humain n’est sensible qu’à certaines radiations :400 nm < < 800 nm domaine du visible < 400 nm ultraviolets (UV)800 nm < infrarouge

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

environ

2.40

b)- L’indice optique dépend de la longueur d’onde

Ex 1: Dans le verre ordinaire (animation) A la sortie du prismen bleu > n rouge donc r bleu > r rougeLe bleu est plus dévié que le rouge.

Ex 2 : Dans l’air n bleu = n rouge.

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

Le verre disperse la lumière.

L’air ne disperse pas la lumière.

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.