Cours4.2. Réfraction et réflexion de la lumière

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La vision

Écrit par benoit marsat

Activité expérimentale

Observation : lorsque le rayon incident frappe la surface plexiglas – air, il se sépare en deux en formant les rayons réfléchi et réfracté.

Conclusion : lorsqu’un rayon lumineux arrive sur la surface séparant deux milieux transparents d’indice de réfraction différents :
• une partie de la lumière traverse la surface en subissant une déviation : c’est le phénomène de réfraction

• une partie de la lumière est renvoyée dans du rayon incident : c’est le phénomène de réflexion

Vocabulaire :

Le rayon incident et la normale à la surface définissent le plan d’incidence.

Lois de SNELL – DESCARTES

Lois de la réflexion :
• les rayons incident et réfléchi sont dans le plan d’incidence.
• l’angle incident i₁ et l’angle réfléchi i₁’ sont égaux, soit :

Lois de la réfraction :
• les rayons incident et réfracté sont dans le plan d’incidence.
• l’angle incident i₁ et l’angle réfracté i₂ sont reliés par la relation :

$loi de la réfraction$

Applications numériques

1. Soit le passage de l’air (n₁ = 1,00) à l’eau (n₂ = 1,33). Calculer l’angle réfléchi i₁’ et l’angle réfracté i₂ pour un angle d’incidence i₁ = 35,0°.

Méthode de résolution :
• Faire un schéma adapté à la situation.

• Pour l’angle réfléchi i₁’ : d’après la loi de la réflexion

• Pour l’angle réfracté i2 : D’après la loi de la réfraction

2. Soit le passage du diamant (n₁ = 2,42) à l’air (n₂ = 1,00). Calculer l’angle d’incidence i₁ nécessaire pour avoir un angle réfracté i₂ = 40,0°.

Méthode de résolution :
• Faire un schéma adapté à la situation.

• Ecrire la relation de Descartes adaptée à la situation

Application aux faisceaux lumineux : diffusion

Lorsqu’un ensemble de rayons parallèles (un faisceau incident parallèle) arrive sur une surface plane polie comme un miroir, ils sont tous renvoyés dans la même direction et forment un faisceau réfléchi parallèle.
Toutefois, si la surface n’est pas parfaitement polie, alors tous les rayons incidents sont renvoyés dans toutes les directions : on ne parle plus de réflexion mais de diffusion.

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Le savez-vous ?

Les arcs-en-ciel résultent de la réflexion et de la réfraction des rayons lumineux dans une goutte d’eau. Le savez-vous ?
Quand un rayon lumineux pénètre dans une goutte d’eau, il subit une réfraction qui dépend de la couleur du rayon. Le rayon réfracté est ensuite réfléchi sur le fond de la goutte avant de ressortir de la goutte.

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