Cours

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Dispersion et réfraction de
la lumière
I- Réfraction
1- Définitions :
Dioptre
La normale au dioptre
Rayon incident
Rayon réfracté
Angle d'incidence
Angle de réfraction
Indice de réfraction
Faire un schéma en utilisant tous les mots précédents.
La normale au dioptre
Rayon incident
i
milieu 1 (air)
Surface séparant
deux milieux transparents
milieu 2 (eau)
r
Rayon réfracté
La normale au dioptre
Rayon incident
i
milieu 1 (air)
Surface séparant
deux milieux transparents
milieu 2 (eau)
r
Rayon réfracté
2)- Lois de Descartes
Première loi
Le rayon incident, le rayon refracté et la normale se
trouve dans le même plan que l'on appelle plan
d'incidence.
Deuxième loi
Pour un rayon passant d'un milieu d'indice de réfraction
n1 au milieu d'indice de réfraction n2, les angles
d'incidence i et de réfraction r obéissent à la loi :
n1 sin( i ) = n2 sin( r )
II- Dispersion de la lumière blanche :
1) - Définition :
Utilisation d ’un prisme ou d’un réseau.
Le prisme dévie les couleurs de manière
différente, elles sont donc séparées.
Spectre de la lumière blanche
2) - Spectre de la lumière blanche et longueurs d ’onde :
La lumière blanche est composée d ’une multitude
de radiations colorées allant du violet au rouge.
A chaque radiation est associée une longueur d’onde précise.
Spectre de la lumière blanche
l : symbole de la longueur d ’onde
nm: nanomètre avec 1 nm = 10-9 m
400
Violet
420
420
Bleu
500
500
Vert
575
575
Jaune
590
590
Orange
620
620
Rouge
750
l en nm
L’œil humain n’est sensible qu’à certaines radiations :
400 nm < l < 800 nm  domaine du visible
l < 400 nm
 ultraviolets (UV)
800 nm < l
 infrarouge
3) - Lumières polychromatiques et monochromatiques :
(définitions à connaître)
Une lumière monochromatique correspond à une seule
couleur, une seule radiation. Elle ne peut pas être
décomposée par un prisme.
(Exemple : la lumière du laser).
Une lumière polychromatique est un mélange de
plusieurs radiations. Elle peut être décomposée par un
prisme.
(Exemple : lumière du soleil)
4- Indice optique et dispersion de la lumière :
a)- L’indice optique dépend du milieu
L’indice optique est une caractéristique du milieu transparent,
il est souvent donné dans les exercices.
Milieu
Air
Eau
Verre
ordinaire
Cristal
Diamant
Indice
n
1.00
1.33
1.51
environ
1.62
environ
2.40
b)- L’indice optique dépend de la longueur d’onde
Ex 1: Dans le verre ordinaire (animation)
A la sortie du prisme
n bleu > n rouge donc r bleu > r rouge
Le bleu est plus dévié que le rouge.
Ex 2 : Dans l’air n bleu = n rouge.
Le verre disperse la lumière.
L’air ne disperse pas la lumière.
Ex 3 : Comparaison entre le Flint et le Crown
Crown
Flint
n (600) = 1,51
n (600) = 1,62
n (500) = 1,51
n (500) = 1,63
Le Flint disperse plus la lumière que le Crown
Conclusion :
L’indice de réfraction d’un milieu transparent varie en fonction de la
longueur d’onde de la radiation qui le traverse.
Ce phénomène est à l’origine de la dispersion de la lumière blanche.
Plus la variation de l’indice est importante et plus le milieu est
dispersif.
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