Chapitre 15 : Dispersion de la lumière 2nde - 2014 R Rééffrraaccttiioon n ddee llaa llu um miièèrree D N T O N DÉÉÉFFFIIIN NIIIT TIIIO ON NSSS Dioptre : surface séparant deux milieux transparents. Réfraction de la lumière : phénomène de changement de direction que subit la lumière lorsqu'elle traverse un dioptre. TP 15 : Étude expérimentale de la réfraction Pratiquer une démarche expérimentale pour établir un modèle à partir d’une série de mesures et pour déterminer l’indice de réfraction d’un milieu. D Diissp peerrssiioon n ddee llaa llu um miièèrree bbllaan c h e nche Interpréter qualitativement la dispersion de la lumière blanche par un prisme. Les matières transparentes (mais pas le vide) possèdent un indice de réfraction n qui dépend de la longueur d’onde de la lumière qui le traverse. La déviation des rayons lumineux va donc dépendre de la longueur d'onde de leur radiation. Exemple de l'eau : nrouge = 1,330 et nviolet = 1,342 Problématique : Quelle est la loi liant l’angle d’incidence i à l’angle de réfraction r ? Démarche : À partir d’angles d’incidence donnés, on a mesuré les angles de réfraction correspondant. Résultats : On observe que le rapport sin i / sin r est à peu près constant. lumière blanche i n1 n2 Conclusion : sin (i) = n·sin (r). rR IIN N D C D R R A C T O N D U N M U ND DIIIC CEEE D DEEE R RÉÉÉFFFR RA AC CT TIIIO ON N D D''U UN N M MIIILLLIIIEEEU U T T R A N P A R N T TR RA AN NSSSP PA AR REEEN NT T La vitesse de la lumière dans le vide vaut c = 3,00·108 m·s-1. La lumière se propage également dans tous les milieux transparents (air, eau, verre, etc.) mais à une vitesse v ≤ c. c L'indice de réfraction d'un milieu vaut n = v rouge rV violet Les différentes couleurs de la lumière blanche se trouvent ainsi dispersées. Obtention d’un spectre avec un prisme D O N P A R U N P R M DIIISSSPPPEEERRRSSSIIIO ON NP PA AR RU UN NP PR RIIISSSM MEEE LLO O D D A R R A C T O N OIIISSSD DEEED DEEESSSCCCAAARRRTTTEEESSSD DEEELLLA AR RÉÉÉFFFR RA AC CT TIIIO ON N normale au dioptre rayon incident rouge (rayon réfléchi) lumière blanche milieu d’indice n1 milieu d’indice n2 i violet dioptre prisme Point d'incidence r rayon réfracté Loi n° 1 Le rayon réfracté est dans le plan d'incidence (plan formé par le rayon incident et la normale au dioptre). Loi n° 2 Lorsque la lumière passe d'un milieu transparent d'indice de réfraction n1 à un milieu transparent d'indice de réfraction n2, alors : n1 ⋅ sin(i ) = n2 ⋅ sin( r ) Réfraction et réflexion Invisibilité et réfraction Un prisme est particulièrement efficace pour disperser la lumière car un rayon lumineux convenablement orienté traversant un prisme subit deux réfractions ; ceci amplifie le phénomène de la dispersion. www.pichegru.net