Physique - Optique

1. Physique - Optique

2. 7. La réfraction (p.449) • Définition: Lorsque la lumière passe d’un milieu à un autre milieu ayant une masse volumique différente, la lumière change de direction et de vitesse. • Exemple: • Lumière qui passe de l’air à l’eau • De l’air à du verre

3. Terminologie • Le rayon de réfraction se rapproche de la normale lorsqu’il passe d’un milieu moins dense (l’air) à un milieu plus dense (l’eau). • L’inverse est vrai aussi. Le rayon de réfraction s’éloigne de la normale lorsqu’il passe d’un milieu plus dense (l’eau) à un milieu moins dense (l’air).

4. L’indice de réfraction • L’indice de réfraction est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans l’autre milieu. • Le symbole de l’indice de réfraction est représenté par le symbole ‘n’ et ne contient pas d’unité.

5. La formule pour calculer l’indice de réfraction est alors: • indice de = vitesse lumière dans vide réfraction vitesse lumière dans milieu • n = c v • Le ‘c’ (célérité) est le symbole utilisé pour représenter la vitesse de la lumière dans le vide. Celle-ci est toujours 3 x 108 m/s (une constante).

6. Démo • Indice de réfraction • Huile de maïs et la vitre ont le même indice de réfraction donc la lumière ne change pas de direction. • La vitre dans l’huile est camouflée.

7. Loi de Snell • n1sinθ1= n2sinθ2 • Il existe un rapport entre l’indice de réfraction du milieu 1 et l’angle du rayon incident du milieu 1 par rapport à l’indice de réfraction du milieu 2 et l’angle du rayon de réfraction. SOHCAHTOA

8. Exemples • 1. Si un rayon incident à 30 degrés passe de l’air à l’eau, quel est le rayon de réfraction? (neau=1,33)

9. Mise en application • b) Le pêcheur • (schéma)

10. Dispersion • La séparation des couleurs par la réfraction. La lumière blanche est réfractée deux fois dans le prisme. Lorsque la lumière quitte le prisme, elle forme un spectre de couleurs. • Puisque chaque couleur voyage à une vitesse différente, chaque couleur est donc déviée différemment • La lumière bleue voyage plus lentement que la lumière rouge.

11. Dispersion • P.469

12. L’angle critique et la réflexion totale interne • Lorsque le rayon incident produit un angle de réfraction de 90 degrés, il n’y a plus de réfraction. On parle de réflexion totale interne. • NB. La lumière doit passer d’un milieu plus dense à un milieu moins dense pour obtenir la réflexion totale interne. • L’angle critique (ou limite) : c’est l’angle qui donne une réfraction de 90 degrés lorsque le rayon incident passe d’un milieu plus dense à moins dense. • C’est l’angle minimal pour obtenir la réflexion totale interne.

13. Schéma et exemple calcul • Trouve l’angle limite lorsqu’un rayon incident passe de l’eau à l’air. (neau=1,33)