Cours - PhyZik

Chapitre 13
Propagation de la lumière
I – Propagation rectiligne de la lumière
Expérience : Propagation d’un faisceau LASER dans la salle. Identification à l’aide de poussières qui diffusent la
lumière.
Photos :
La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène. C'est-à-dire dans un milieu possédant les mêmes
propriétés en tout point.
Si ce n'est pas le cas, la propagation n'est plus rectiligne. Ce phénomène est à l'origine par exemple des mirages
observés sur de l'asphalte brûlant ou dans le désert (flaques d'eau).
Photos :
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Explication :
La différence de température entre le sol et l’atmosphère rend le milieu hétérogène. La lumière ne se propage alors
plus en ligne droite et on distingue l’image du ciel à la surface de la terre.
II – Lois de Snell-Descartes
Expérience :
N
air
air
eau
La pièce est invisible
La pièce est visible
Lorsque la lumière traverse la surface séparant deux milieux transparents différents, elle subit un changement de
direction : c’est le phénomène de réfraction.
1ière loi de Snell-Descartes :
Le rayon réfracté est dans le plan d’incidence.
2ième loi de Snell-Descartes :
Le plan d’incidence est formé du rayon incident et de la
normale aux deux milieux.
3ième loi de Snell-Descartes :
𝑛1 . 𝑠𝑖𝑛𝑖1 = 𝑛2 . 𝑠𝑖𝑛𝑖2
où n1 et n2 sont les indices des milieux.
 Les indices sont caractéristiques du milieu transparent
traversé.
𝑐
𝑛=𝑣
c vitesse de la lumière dans le vide
v vitesse de la lumière dans le milieu considéré.
et comme c est toujours plus grand que v, 𝑛 ≥ 1
Ce sont des nombres sans unité.
Ex : nvide = 1 = nair et neau = 1,33
 Les angles sont toujours repérés par rapport à la normale.
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III – Exemples et applications
Exemple :
si n1 est l’air : n1 = 1
sin i1  1,33. sin i 2
si n2 est l’eau : n2 = 1,33
Applications :
 i1  30
n eau  1,33
Quelle est la valeur de i2 ? i2 = 22°
N
 i2 = 80°
nverre = 1,6
Quelle est la valeur de i1 ? i1 = 38°
N
i1
i1
air
eau
i2
i2
verre
air
Fibre optique :
Calcul de l’angle limite de réfraction : n1. sin i1  n 2 . sin i 2
devient n1.sinil =n 2 .sin90
n2
soit sinil = n1
IV – Cas du prisme
L’indice du verre diminue quand la
longueur d’onde augmente.
Pour le rouge, n = 1,635
Pour le violet, n = 1,68
Pour le rouge : n1. sin i1  n 2 . sin i 2
1,635.sin 30 =1.sin i 2
et i2 = 54,8°
Pour le violet : i2 = 57,1°
Les différentes radiations sont dispersées à l’issue
du prisme. On observe alors le spectre la lumière
émise par la source.
Expérience : Vérification à l’aide d’un prisme et
faire passer un faisceau laser dans le montage.
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