2-15 Dispersion de la lumière

Chapitre 15 : Dispersion de la lumière
R
R
Ré
é
éf
f
fr
r
ra
a
ac
c
ct
t
ti
i
io
o
on
n
n d
d
de
e
e l
l
la
a
a l
l
lu
u
um
m
mi
i
iè
è
èr
r
re
e
e
D
D
D
É
É
ÉF
F
FI
I
IN
N
NI
I
IT
T
TI
I
IO
O
ON
N
NS
S
S
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.
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.
Conclusion : sin (i) = n·sin (r).
I
I
I
N
N
ND
D
DI
I
IC
C
CE
E
E D
D
DE
E
E R
R
RÉ
É
ÉF
F
FR
R
RA
A
AC
C
CT
T
TI
I
IO
O
ON
N
N D
D
D
'
''
U
U
UN
N
N M
M
MI
I
IL
L
LI
I
IE
E
EU
U
U
T
T
TR
R
RA
A
AN
N
NS
S
SP
P
PA
A
AR
R
RE
E
EN
N
NT
T
T
La vitesse de la lumière dans le vide vaut c = 3,00·10
8
m·s
-1
. La lumière se propage également dans tous les
milieux transparents (air, eau, verre, etc.) mais à une
vitesse v ≤ c.
L'indice de réfraction d'un milieu vaut v
c
n=
L
L
L
O
O
OI
I
IS
S
S D
D
DE
E
E
D
D
D
E
E
ES
S
SC
C
CA
A
AR
R
RT
T
TE
E
ES
S
S D
D
DE
E
E L
L
LA
A
A R
R
RÉ
É
ÉF
F
FR
R
RA
A
AC
C
CT
T
TI
I
IO
O
ON
N
N
 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 n
1
à un milieu transparent d'indice de
réfraction n
2
, alors :
)sin()sin(
21
rnin ⋅=⋅
Réfraction et réflexion
Invisibilité et réfraction
D
D
Di
i
is
s
sp
p
pe
e
er
r
rs
s
si
i
io
o
on
n
n d
d
de
e
e l
l
la
a
a l
l
lu
u
um
m
mi
i
iè
è
èr
r
re
e
e
b
b
bl
l
la
a
an
n
nc
c
ch
h
he
e
e
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 : n
rouge
= 1,330 et n
violet
= 1,342
Les différentes couleurs de la lumière blanche se trouvent
ainsi dispersées.
Obtention d’un spectre avec un prisme
D
D
D
I
I
IS
S
SP
P
PE
E
ER
R
RS
S
SI
I
IO
O
ON
N
N P
P
PA
A
AR
R
R U
U
UN
N
N P
P
PR
R
RI
I
IS
S
SM
M
ME
E
E
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.
i
r
V
n
1
n
2
violet
r
R
rouge
lumière
blanche
i
r
rayon incident
rayon réfracté
normale au dioptre
dioptre
(rayon réfléchi)
Point d'incidence
milieu
d’
indice
n
2
milieu
d’indice
n
1
lumière blanche
prisme
rouge
violet
2
nde
- 2014
www.pichegru.net