Synthèse : Réfraction de la lumière 1. Définition : La lumière subit

2nde
Synthèse : Réfraction de la lumière
1. Définition :
La lumière subit une réfraction lorsqu’elle change de direction à la traversée d’une surface de séparation entre deux
milieux transparents et homogènes différents.
Chacun des deux milieux transparents est caractérisé par son indice de réfraction noté n (sans unité).
2. Lois de Snell-Descartes :
La réfraction de la lumière est régie par deux lois appelées : lois de Descartes (voir site pour la biographie).
Normale à la surface de séparation
Milieu transparent 1 : indice de réfraction n1
Rayon incident
i
Dioptre : Surface de séparation
entre les deux milieux
r Rayon réfracté
Milieu transparent 2 : indice de réfraction n2
i1 : angle d’incidence, c’est l’angle entre la direction du rayon incident et la normale à la surface de séparation.
i2 : angle de réfraction, c’est l’angle entre la direction du rayon réfracté et la normale à la surface de séparation.
Première loi de Snell-Descartes :
Le rayon réfracté est dans le même plan que le rayon incident.
Deuxième loi de Snell-Descartes :
Le rayon incident i et le rayon réfracté r sont liés par la relation suivante :
n1 x sin i = n2 x sin r




Remarque
:
n1 : indice de réfraction du milieu 1 (sans unité)
n2 : indice de réfraction du milieu 2 (sans unité)
i1 : angle d’incidence en degrés
i2 : angle de réfraction en degrés
L’indice de réfraction n d’un milieu est toujours supérieur ou égal à 1 : n ≥ 1
L’indice de réfraction de l’air est fixé à : nair = 1,00
3. Dispersion de la lumière :
L’indice de réfraction n d’un milieu dispersif dépend de la longueur d’onde  de la radiation lumineuse : n = f().
Conséquence :
Les différentes radiations lumineuses, de longueurs d’onde , ne sont pas déviées de la même façon. La radiation violette
est plus déviée que la radiation rouge, d’où le phénomène de dispersion de la lumière blanche par un prisme.
Lumière blanche
Rouge
Violet
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2nde
Réfraction
Exercices d’application
Exercice.1 :
a) D’après le schéma ci-dessous, attribuer à chaque numéro le nom correspondant.
b)
Rappeler la relation entre n1, n2, i et r (Loi de Snell-Descartes).
5
2
6
1
Milieu d’indice n1 : Air
Milieu d’indice n2 : Eau
i
r
4
3
c)
Une lampe munie d’une fente, placée sur une table horizontale, permet d’émettre un faisceau lumineux qui arrive sur
un demi-cylindre en verre avec un angle d’incidence i.
En utilisant le schéma ci-après, calculer l’indice n2 du verre.
0°
Verre
90°
90°
0°
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Exercice.2 :
On considère les deux situations suivantes :
50°
Air
Air
50°
Eau
Eau
Situation 2
Situation 1
Données : indice de l’air : n0 = 1,00 ; indice de l’eau : n = 1,33.
1) En partant des données, déterminer la situation où il y a réflexion totale.
2)
Déterminer l’angle maximal limite pour qu’il y ait réflexion totale puis tracer le rayon lumineux.
Exercice.3 :
Tracer le rayon lumineux, après son passage au point M, dans le cas représenté sur la figure ci-dessous.
Données :  = 20° ; indice du verre nv = 1,52 ; indice de l’eau : ne = 1,33.
Eau

M
Verre
Exercice.4 :
Dans les trois situations présentées sur les figures ci-dessous, déterminer s’il y a réflexion totale ou non.
Justifier la réponse et tracer le rayon correspondant.
Données : indice du verre n1 = 1,52 ; indice de l’eau : n2 = 1,33.
2
1
70°
n2
45°
n1
n2
3
n1
n1
n2
45°
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