Propagation de la lumière

Propagation de la lumière
Ludovic Grossard, Laurent Delage
Département Mesures Physiques, IUT du Limousin
Université de Limoges
Propagation de la lumière 1/6 M 2303 : Systèmes optiques, 1re année de DUT Mesures Physiques
Principe de Fermat
Principe de Fermat
La lumière se propage d’un point à l’autre sur une trajectoire telle que la durée
du parcours soit minimale.
Conséquence dans un milieu homogène :
vitesse : uniforme ;
indice : uniforme ;
trajectoire : rectiligne.
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Exemple
Tige de verre immergée dans un mélange eau/toluène
Le toluène, plus léger que l’eau, se trouve
au-dessus.
indice de l’eau : 1.33
indice de la tige : ≈1.5
indice du toluène : ≈1.5
Dans le toluène, la tige ne modifie pas le
comportement de la lumière qui voit un milieu
homogène d’indice optique égal à 1.5
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Rayon lumineux
le faisceau lumineux est un cylindre que l’on appelle rayon
le rayon est symbolisé par un trait
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Temps de propagation
En milieu homogène :
la vitesse est uniforme : v<c;
pour un chemin donné, le temps de propagation sera plus grand que
dans le vide ;
tout se passe comme si l’on avait un chemin plus long à parcourir.
n
A B
Le temps de propagation est donné par :
t=AB
v=AB c/n=n·AB c
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Chemin optique
Chemin géométrique
Le chemin géométrique AB est la distance qui sépare A de B.
Chemin optique
Le chemin optique δA→Bou (AB) est le chemin qui, parcouru à la vitesse c,
conduirait au même temps de propagation.
n
A B
δA→B= (AB) = n·AB
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