2nde Synthèse : Réfraction de la lumière 1. Définition : La lumière

2nde
Synthèse : Réfraction de la lumière
1. Définition :
La lumière subit une réfraction lorsqu’elle change de direction à la traversée d’une surface de séparation entre deux
milieux transparents et homogènes différents.
Chacun des deux milieux transparents est caractérisé par son indice de réfraction noté n (sans unité).
2. Lois de Snell-Descartes :
La réfraction de la lumière est régie par deux lois appelées : lois de Descartes (voir site pour la biographie).
Première loi de Snell-Descartes :
Le rayon réfracté est dans le même plan que le rayon incident.
Deuxième loi de Snell-Descartes :
Le rayon incident i et le rayon réfracté r sont liés par la relation suivante :
n1 x sin i = n2 x sin r
 n1 : indice de réfraction du milieu 1 (sans unité)
 n2 : indice de réfraction du milieu 2 (sans unité)
 i1 : angle d’incidence en degrés
 i2 : angle de réfraction en degrés
Remarque :
L’indice de réfraction n d’un milieu est toujours supérieur ou égal à 1 : n ≥ 1
L’indice de réfraction de l’air est fixé à : nair = 1,00
3. Dispersion de la lumière :
L’indice de réfraction n d’un milieu dispersif dépend de la longueur d’onde  de la radiation lumineuse : n = f().
Conséquence :
Les différentes radiations lumineuses, de longueurs d’onde , ne sont pas déviées de la même façon. La radiation violette
est plus déviée que la radiation rouge, d’où le phénomène de dispersion de la lumière blanche par un prisme.
2nde : Réfraction 1/3
i1 : angle d’incidence, c’est l’angle entre la direction du rayon incident et la normale à la surface de séparation.
i2 : angle de réfraction, c’est l’angle entre la direction du rayon réfracté et la normale à la surface de séparation.
Rouge
Violet
Lumière blanche
i
Dioptre : Surface de séparation
entre les deux milieux
Rayon réfracté
Milieu transparent 1 : indice de réfraction n1
Milieu transparent 2 : indice de réfraction n2
Rayon incident
r
Normale à la surface de séparation

2nde Réfraction
Exercices d’application
Exercice.1 :
a) D’après le schéma ci-dessous, attribuer à chaque numéro le nom correspondant.
b) Rappeler la relation entre n1, n2, i et r (Loi de Snell-Descartes).
c) Une lampe munie d’une fente, placée sur une table horizontale, permet d’émettre un faisceau lumineux qui arrive sur
un demi-cylindre en verre avec un angle d’incidence i.
En utilisant le schéma ci-après, calculer l’indice n2 du verre.
2nde : Réfraction 2/3
i
r
1
2
3
5
4
6
Milieu d’indice n1 : Air
Milieu d’indice n2 : Eau
90°
90°
0°
0°
Verre

Exercice.2 :
On considère les deux situations suivantes :
Données : indice de l’air : n0 = 1,00 ; indice de l’eau : n = 1,33.
1) En partant des données, déterminer la situation où il y a réflexion totale.
2) Déterminer l’angle maximal limite pour qu’il y ait réflexion totale puis tracer le rayon lumineux.
Exercice.3 :
Tracer le rayon lumineux, après son passage au point M, dans le cas représenté sur la figure ci-dessous.
Données :  = 20° ; indice du verre nv = 1,52 ; indice de l’eau : ne = 1,33.
Exercice.4 :
Dans les trois situations présentées sur les figures ci-dessous, déterminer s’il y a réflexion totale ou non.
Justifier la réponse et tracer le rayon correspondant.
Données : indice du verre n1 = 1,52 ; indice de l’eau : n2 = 1,33.
2nde : Réfraction 3/3
Situation 1
Situation 2
Air
Eau
Air
Eau
50°
50°
M
Verre
Eau
n2
n1
n2
n1
n2
n1
70°
45°
45°
1
2
3