Chap5 : Influence du milieu sur la propagation de la lumière
I - Propagation rectiligne de la lumière
1) Vitesse de la lumière et indice optique
a - Dans le vide
Dans le vide, la vitesse de la lumière est \(c_0 = \pu{299 792,458 km*s-1}\), mais on pourra retenir \(c_0 = \pu{3,00E5 km*s-1}\).
b - Dans la matière
Chaque matière se caractérise par son indice optique, notée \(n\), grandeur sans dimension.
Exemples :
Le vide est pris comme référence, son indice est \(n_{\text{vide}} = \pu{1} \)
Autres matériaux : \(\begin{aligned}[t] &n_{\text{air}} = \pu{1,00} \\ &n_{\text{eau}} = \pu{1,33} \\ &n_{\text{verre simple}} = \pu{1,50} \end{aligned}\)
Propriété : La vitesse de la lumière dans la matière est \(c = \dfrac{c_0}{n}\)
2) Propagation rectiligne de la lumière
Dans un milieu homogène, la lumière se propage en ligne droite.
II - Lois de la réflexion
5.TP1 : Propagation rectiligne et réflexion de la lumière
1) Vocabulaire
2) Loi de Snell-Descartes pour la réflexion
a - Énoncé
L'angle incident est égal à l'angle réfléchi.
b - Prolongement géométrique
L'image d'un point vu à travers un miroir est le symétrique de ce point par rapport au miroir.
III - Lois de la réfraction
1) Vocabulaire
2) Loi de Snell-Descartes pour la réfraction
5.TP2 : Réfraction de la lumière
a - Énoncé
On considère deux milieux 1 et 2 dont les indices optiques sont \(n_1\) et \(n_2\).
En notant \(i_1\) l'angle entre le rayon et la normale dans le milieu 1 et \(i_2\) l'angle entre le rayon et la normale dans le milieu 2, on a :
\(n_1 × sin(i_1) = n_2 × sin(i_2)\)
b - Propriétés
Le rayon perpendiculaire à l'interface n'est pas dévié.
Lorsqu'un rayon passe d'un milieu 1 à un milieu 2 tel que \(n_1 \lt n_2\), alors le rayon est dévié en se rapprochant de la normale.
Inversement, lorsqu'un rayon passe d'un milieu 1 à un milieu 2 tel que \(n_1 > n_2\), alors le rayon est dévié en s'éloignant de la normale.
3) Réflexion totale
Lorsqu'un rayon passe d’un milieu d’indice élevé à un milieu d’indice faible, il peut ne pas y avoir de réfraction. Dans ce cas il y a une réflexion totale.
Pour le cas limite : \(n_{incident} × sin(i_{limite}) = n_{refracte} × sin(\pu{90 °})\)