Cours - PhyZik

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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 :
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 :
où n1 et n2 sont les indices des milieux.
 Les indices sont caractéristiques du milieu transparent
traversé.
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,   
Ce sont des nombres sans unité.
Ex : nvide = 1 = nair et neau = 1,33
 Les angles sont toujours repérés par rapport à la normale.
La pièce est invisible
La pièce est visible
air
air
eau
N

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III – Exemples et applications
Exemple :
si n1 est l’air : n1 = 1
si n2 est l’eau : n2 = 1,33
Applications :
 30i1
33,1neau 
Quelle est la valeur de i2 ? i2 = 22°
 i2 = 80°
nverre = 1,6
Quelle est la valeur de i1 ? i1 = 38°
Fibre optique :
Calcul de l’angle limite de réfraction :
2211 isin.nisin.n 
devient
1 l 2
n .sini =n .sin90
soit
2
l1
n
sini = n
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 :
2211 isin.nisin.n 
2
1,635.sin 30 =1.sin i
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.
21 isin.33,1isin 
i1
i2
air
eau
N
verre
air
i2
i1
N