undefined - Fiche de révision Afterclasse

CHAPITRE

0 pts

Formules

À savoir refaire

Caractéristiques de la lumière

Les phénomènes et lois liés à la lumière

Schémas

Les phénomènes et lois liés à la lumière

- Rappel
  Rappels : vocabulaire
  Dioptre : surface séparant deux milieux différents.
  
  Incident : rayon lumineux qui arrive sur le dioptre et le touche au point d’incidence.
  
  Point d’incidence : point de contact du rayon incident avec le dioptre.
- ALa réflexion
  - Définition
    Réflexion
    
    Si un rayon lumineux incident rencontre une surface réfléchissante en un point d’incidence, après ce point, le rayon lumineux est dit réfléchi.
    
    Le plan formé par ce rayon incident et la normale à la surface est appelé plan d’incidence.
  - Remarque
    Si sur le chemin d’un rayon lumineux on interpose un miroir, le rayon réfléchi est le symétrique du rayon incident par rapport à la normale au miroir.
    
    $i$ = $i'$
  - Rappel
    Normale : droite perpendiculaire (virtuelle) au dioptre au point d’incidence.
    
    Angle d’incidence : angle que fait le rayon incident avec la normale au dioptre, très souvent noté $i$ .
    
    Angle de réfraction (ou angle réfracté) : angle que fait le rayon réfracté avec la normale au dioptre, très souvent notée $r$ .
- BLe phénomène de réfraction, lois de Descartes
  - Définition
    Réfraction
    
    Phénomène par lequel la lumière change de direction quand elle passe d’un milieu 1 vers un milieu 2.
    
    Ce changement de direction est dépendant des milieux dans lesquels la lumière se propage.
    
    Rayon réfracté : rayon ayant traversé le dioptre et se trouvant dans le milieu 2.
  - Exemple
  - Définition
    Première loi de Descartes
    
    Le rayon réfracté et le rayon incident sont dans le même plan, appelé plan d’incidence.
    
    Le rayon réfracté et le rayon incident sont situés de part et d’autre de la normale.
  - Définition
    Deuxième loi de Descartes : loi de Snell-Descartes
    Les angles d‘incidence $i$ et de réfraction $r$ vérifient la relation suivante :
    
    $n_{1} \times sin(i) = n_{2} \times sin(r)$ ;
    
    $n_{1}$ et $n_{2}$ étant respectivement les indices des milieux $1$ et $2$ .
  - Propriété
    Passage d’un milieu réfringent vers un milieu moins réfringent
    Si on passe d’un milieu d'indice donné vers un milieu d'indice plus faible, alors l'angle réfracté est plus grand que l'angle d'incidence.
  - Rappel
    Indice : caractéristique du milieu transparent. Il permet de connaitre la vitesse de la lumière dans un autre milieu par rapport à celle dans le vide. Sa valeur permet de connaitre la valeur de la vitesse dans le milieu traversé. Ex. : un indice égal à $2$ veut dire que la valeur de la vitesse de la lumière dans ce milieu est divisée par $2$ . Donc $1,5 \times 10^{8} \ m.s^{-1}$ . Il ne possède pas d’unité. Les valeurs des indices les plus courants sont :
    
    vide $1$ ;
    
    air $1$ ;
    
    eau $1,33$ ;
    
    verre de $1,45$ à $1,95$ ;
    
    diamant $2,4$ .
    
    Réfringent : c’est la propriété pour un milieu transparent de dévier la lumière.
- CL’angle limite, réflexion totale
  - Définition
    Angle limite
    Il existe une valeur de l’angle d’incidence pour lequel l’angle réfracté peut atteindre $90^\circ$ (maximum). Si l’angle d’incidence augmente, il n’y a plus de réfraction. On a une réflexion totale. La valeur de cet angle est appelée angle limite.
    
    $sin(90) = 1$ donc $n_{1} sin(i_{lim}) = n_{2} \times sin(90) = n_{2}$
    
    $sin(i_{lim}) = (\frac{n_2}{n_1})$ ce qui donne $i_{lim} = sin^{-1}(\frac{n_2}{n_1})$ ou $i_{lim} = arcsin(\frac{n_2}{n_1})$
    
    Pour le passage verre-eau, $i_{lim} = 42^\circ$
  - Remarque
    Pour transmettre des informations sur de très longues distances (ex. : traversées d’océans, traversées de continents), on utilise la propriété de réflexion totale dans une fibre optique.
    
    Le rayon lumineux n’y subit que des réflexions totales, sans aucune réfraction donc sans aucune perte de luminosité.
    
    Cette technique est aussi utilisée en fibroscopie pour des diagnostics médicaux.
- DDispersion de la lumière blanche par un prisme
  - Définition
    Dispersion de la lumière
    
    Suivant la longueur d’onde de la lumière utilisée et dans certains milieux (ex. : le verre, l’eau, le diamant), l’angle de réfraction n’est pas le même.
    
    Un milieu est dit dispersif lorsque son indice de réfraction dépend de la longueur d’onde des radiations qui le traversent.
  - Remarque
    La lumière blanche se décompose en traversant un prisme pour donner un spectre de lumière colorée.
    
    Elle subit deux réfractions successives en traversant le prisme : une sur la première face du prisme (entrée) et l’autre sur la deuxième face du prisme (sortie).