UN SYSTEME DISPERSIF : LE PRISME
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UN SYSTEME DISPERSIF : LE PRISME Cours I) EXPERIENCE DE NEWTON ( Activité ) Lumière polychromatique Lumière colorée Lumière monochromatique rouge violet Un prisme dévie les rayons lumineux et disperse la lumière blanche, c’est-à-dire qu’il dévie différemment les radiations monochromatiques composant la lumière blanche. II) LONGUEUR D’ONDE A toute lumière monochromatique est associée une longueur d’onde précise. Une longueur d’onde s’exprime souvent en nanomètre (nm) ou micromètre ( m). Une lumière polychromatique est constituée d’un ensemble de radiations associées à une plage de longueurs d’onde. Un rayonnement est un ensemble de radiations. Une lumière est un rayonnement visible par l’œil humain. Le spectre de la lumière blanche peut être obtenu avec un prisme ou un réseau. Une lumière blanche est un rayonnement où toutes les radiations de longueur d’onde comprises entre 400 nm et 800 nm sont présentes. Rayonnement non visibles : IR de 800 nm émis par des corps chauds. ou UV de 400 nm dangereux. 400 nm UV 800 nm Visible IR Longueur d’onde II) ETUDE DE LA REFRACTION 1 . Indice d’un milieu transparent Pour une radiation donnée, tout milieu transparent et homogène est caractérisé par un indice de réfraction, noté n, défini par : n c v c : vitesse de la lumière dans le vide ; v : vitesse de la lumière dans ce milieu, dépend de la longueur d’onde La lumière ne traverse pas tous les milieux avec la même vitesse, elle est toujours plus faible dans les milieux matériels que dans l’air. Donc n est toujours supérieur à 1. Pour l’air on prendra n = 1 2 . Le phénomène de réfraction Expérience : Cuve contenant eau salée ou sucrée : verser du sucre ou du sel dans la cuve puis ajouter doucement de l’eau tiède ; Eclairer avec le laser. La réfraction est le changement de direction que subit un rayon lumineux quand il traverse la surface séparant deux milieux transparents homogènes. (N) : Normale à la surface de séparation rayon incident angle d’incidence i1 n1 point d’incidence n2 i2 angle de réfraction La normale (perpendiculaire ) à la surface de séparation sert de référence pour mesurer les angles. 3 . Les lois de la réfraction ( Activité + TP ) 1ère loi de Descartes : Le rayon incident et le rayon réfracté sont situés dans un plan perpendiculaire à la surface de séparation. 2ème loi de Descartes : n1 sini1 = n2 sin i2 n1 et n2 sont les indices de réfraction des milieux transparents 1 et 2. On note D la déviation du rayon par la surface de séparation : i1 D = i1 – i2 D i2 4 . Interprétation de l’expérience du prisme La déviation de la lumière est la somme des déviations dues à chaque surface de séparation. angle du prisme A D L’indice du verre dépendant de la longueur d’onde d’une radiation, à chaque longueur d’onde correspond une déviation : une lumière polychromatique sera dispersée. Plus les longueurs d’onde sont courtes, plus les radiations correspondantes sont dispersées. Utilisation du prisme : analyse de la lumière = détermination des radiations qui la composent
