TP 2

Le prisme - mesure d’indice et dispersion de la lumière

Mots clefs : prisme, indice, minimum de déviation, dispersion, couleur, longueur d’onde
Vous disposez de :
- une source lumineuse et son alimentation,
- divers diaphragmes (ou fentes) pour sélectionner un ou plusieurs "rayons lumineux",
- un disque gradué permettant la mesure directe des angles,
- des prismes (plexiglas et verre)

2.1 Partie théorique
Un prisme est un milieu d’indice n, limité par deux dioptres plans faisant un angle A entre eux (angle au sommet du prisme). Dans la majorité des cas, l’indice n du milieu délimité par les dioptres est supérieur à l’indice du milieu environnant : prisme de verre ou de plexiglas dans l’air, par exemple.
Lors de la traversée de chacun de ces dioptres, le rayon lumineux obéit aux lois de Descartes comme indiqué sur la figure 2.1. L’angle de déviation D entre le rayon incident et le rayon réfracté à la sortie du prisme est relié à l’angle d’incidence i1 (que l’on note souvent i), à la géométrie du prisme (par son angle au sommet A) et au matériau utilisé pour prisme (par son indice de réfraction
n).

2.1.1 Minimum de déviation
On va étudier la déviation D en fonction de l’angle d’incidence sur le prisme i.
La formule reliant D à i n’est pas aisée à démontrer, on peut cependant remarquer que la déviation D passe par un minimum, Dmin , obtenu, avec les notations de la figure (2.1), pour i1 = r2 et
9

10

TP 2. LE PRISME - MESURE D’INDICE ET DISPERSION DE LA LUMIÈRE

manque peut-être de mémoire pour ouv rir l'image ou l'image est endommagée. Redémarrez l'ordinateur, puis ouv rez à nouv eau le fichier. Si le x rouge est toujours affiché, v ous dev rez peut-être supprimer l'image av ant de la réinsérer.

F IGURE 2.1: Trajet des rayons lumineux traversant un prisme i2 = r1 (symétrie entre l’entrée et la sortie), ce qui conduit en utilisant les relations angulaires dans le prisme et la loi de Descartes, à
+A
sin( Dmin
)
2 n= (2.1)
A
sin 2
Connaissant par la mesure A