2-15 Dispersion de la lumière

Chapitre 15 : Dispersion de la lumière
2nde - 2014
R
Rééffrraaccttiioon
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um
miièèrree
D
N
T
O
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DÉÉÉFFFIIIN
NIIIT
TIIIO
ON
NSSS
Dioptre : surface séparant deux milieux transparents.
Réfraction de la lumière : phénomène de changement
de direction que subit la lumière lorsqu'elle traverse un
dioptre.
TP 15 : Étude expérimentale de la réfraction
Pratiquer une démarche expérimentale pour établir un modèle
à partir d’une série de mesures et pour déterminer l’indice de
réfraction d’un milieu.
D
Diissp
peerrssiioon
n ddee llaa llu
um
miièèrree
bbllaan
c
h
e
nche
Interpréter qualitativement la dispersion de la lumière blanche
par un prisme.
Les matières transparentes (mais pas le vide) possèdent un
indice de réfraction n qui dépend de la longueur d’onde de
la lumière qui le traverse.
La déviation des rayons lumineux va donc dépendre de la
longueur d'onde de leur radiation.
Exemple de l'eau : nrouge = 1,330 et nviolet = 1,342
Problématique : Quelle est la loi liant l’angle d’incidence
i à l’angle de réfraction r ?
Démarche : À partir d’angles d’incidence donnés, on a
mesuré les angles de réfraction correspondant.
Résultats : On observe que le rapport sin i / sin r est à peu
près constant.
lumière
blanche
i
n1
n2
Conclusion : sin (i) = n·sin (r).
rR
IIN
N
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C
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NT
T
La vitesse de la lumière dans le vide vaut c = 3,00·108
m·s-1. La lumière se propage également dans tous les
milieux transparents (air, eau, verre, etc.) mais à une
vitesse v ≤ c.
c
L'indice de réfraction d'un milieu vaut n =
v
rouge
rV
violet
Les différentes couleurs de la lumière blanche se trouvent
ainsi dispersées.
Obtention d’un spectre avec un prisme
D
O
N
P
A
R
U
N
P
R
M
DIIISSSPPPEEERRRSSSIIIO
ON
NP
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RU
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NP
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DEEESSSCCCAAARRRTTTEEESSSD
DEEELLLA
AR
RÉÉÉFFFR
RA
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CT
TIIIO
ON
N
normale au dioptre
rayon incident
rouge
(rayon réfléchi)
lumière blanche
milieu
d’indice n1
milieu
d’indice n2
i
violet
dioptre
prisme
Point d'incidence
r
rayon réfracté
Loi n° 1
Le rayon réfracté est dans le plan d'incidence (plan formé
par le rayon incident et la normale au dioptre).
Loi n° 2
Lorsque la lumière passe d'un milieu transparent d'indice
de réfraction n1 à un milieu transparent d'indice de
réfraction n2, alors :
n1 ⋅ sin(i ) = n2 ⋅ sin( r )
Réfraction et réflexion
Invisibilité et réfraction
Un prisme est particulièrement efficace pour disperser la
lumière car un rayon lumineux convenablement orienté
traversant un prisme subit deux réfractions ; ceci amplifie
le phénomène de la dispersion.
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