Chap.IV : Réfraction et dispersion de la lumière dans l’atmosphère TP : Loi de Snell-Descartes sur la réfraction

I- Réfraction de la lumière :
Définition : La réfraction est le changement de direction de propagation d’un faisceau lumineux passant d’un milieu de propagation à un autre.

Schématisation :

Le plan défini par le rayon incident et la normale est le plan d’incidence.
Le dioptre est la surface de séparation des deux milieux transparents.

Lois de Snell-Descartes : (début du XVIIème siècle)
- 1ère loi : Le rayon incident, le rayon réfracté et la normale sont contenus dans le plan d’incidence.
2ème loi : Le rayon incident et le rayon réfracté sont situés de part et d’autre de la normale.
3ème loi : Les angles d’incidence i et de réfraction r vérifient la relation : n1 × sin i = n2 × sin r

n1 est l’indice de réfraction du milieu 1. n2 est l’indice de réfraction du milieu 2.

n est un nombre sans unité, toujours supérieur ou égal à 1.
Il dépend, sauf pour le vide, de la longueur d’onde de la radiation lumineuse qui le traverse et il est caractéristique du milieu.

Ex :
Milieu
Indice de réfraction n
Vide
Exactement 1
Air
1,00
Eau
1,33
Diamant
2,43

Application 1 : Comment reconnaître un vrai diamant d’un faux ?

Milieu
Indice de réfraction n
Lapis Lazuli
1,61
Ambre
1,54
Emeraude
1,57
Rubis
1,78

Application 2 : Calculer l’indice de réfraction du plexiglas à l’aide du TP :

D’après la modélisation, on a trouvé : Sin r = 0,67 × sin i

Donc sin i = × sin r donc n Plexiglas = 1,49

Exercices : 15, 16, 17 et 18 p. 284

Exemples de phénomènes de réfraction dans l’atmosphère : L’arc-en-ciel (voir TP), les mirages : l’indice de réfraction de l’air dépend de la température (il augmente quand la température diminue) : les rayons lumineux ne se propagent plus en ligne droite mais sont courbés.
(mirage chaud ou inférieur)
Le cerveau interprète l’image comme venant du sol.

II- Dispersion de la lumière par un prisme :

TP : site de Geneviève