UN SYSTEME DISPERSIF : LE PRISME

UN SYSTEME DISPERSIF : LE PRISME Cours
I) EXPERIENCE DE NEWTON
( Activité )
Lumière Lumière Lumière
polychromatique colorée 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 800 nm
UV 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 :
v
c
n
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 angle du prisme A
dues à chaque surface de séparation.
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