Lois de Snell-Descartes

surface de séparation (ou dioptre) n’étant pas plane, les rayons lumineux qui traversent une lentille sont déviés en respectant les lois de la réfraction (Descartes). On rappelle que l’indice de réfraction n , d’un milieu transparent est égale au rapport de la célérité c de la lumière dans le vide sur la célérité de la lumière v dans le milieu : Première loi de Descartes : le rayon réfracté est situé dans le plan d’incidence. Deuxième loi : n1 et n2 étant les indices de réfraction des milieux 1 et

réfraction.  Mesurer, avec un rapporteur, les angles d'incidence et de réfraction. i 1=60°, i 2=40°  Sachant que l'indice de réfraction de l'air est égal à 1,00, calculer la valeur de l'indice de réfraction de l'eau. D'après la deuxième loi de Descartes: n1 sini 1=n 2sini 2 on peut écrire: n 1 sin i1 1,00 xsin60 n 2= = =1,35 sin i2 sin40 Exercice 2 : Réponses lumineuses  Qu'est-ce qu'une lumière monochromatique ? Une lumière monochromatique est une lumière composée d'une seule radiation lumineuse

Chapitre 5 : dispersion et réfraction de la lumière I Les lois de la réfraction : 1) Définition : A noter · La réfraction est le changement de direction que subit un rayon lumineux quand il traverse la surface séparant deux milieux transparents différents. · Une surface qui sépare deux milieux transparents différents est appelée dioptre. · Le plan qui contient le rayon incident et la normale au dioptre est appelé plan d’incidence. (Pratiquement tous les dessins seront réalisés dans ce plan)

La réfraction de la LUMIÈRE dans des milieux transparents optiquement différents But : Étudier le comportement de la lumière qui traverse deux milieux optiquement différents. Hypothèse : Nous croyons que les rayons lumineux seront déviés de quelques degrés lorsqu’ils traverseront les deux milieux. Chaque substance aura un degré de réfraction propre à elle-même. Théorie : Lorsque la lumière pénètre dans des milieux optiquement différents sa vitesse se voit modifier différemment selon l’indice

leur vitesse de propagation est moins rapide. La trajectoire des rais sismiques peut être modélisée par celle de rais lumineux, ici un rayon laser. Les rais sismiques suivent les lois de Descartes. Schémas 2 et 3 : Réfraction d'un rai au passage dans un milieu moins rapide (schéma 2) et plus rapide (schéma 3). Loi de Descartes : v1sin i2 = v2 sin i1 EXPERIENCE : schéma 4 : dispositif expérimental. Empois d'amidon dans le cristallisoir central (vitesse « faible » de la lumière d'environ 230 000 km/sec)

45  Le tracé est effectué dans le plan de la figure car la première loi de Descartes nous dit : Le rayon réfracté appartient au plan d’incidence. Le rayon réfracté est situé dans le cadran opposé à celui du rayon incident car la deuxième loi de Descartes dit : Le rayon réfracté et le rayon incident sont situés de part et d’autre de la normale au dioptre. L’angle de réfraction est donné par la troisième loi de Descartes : Pour un rayon passant du milieu d’indice n1 au milieu d’indice n2, les angles

2 d −x 0 sini 1  v 1 = . sin i 2  v 2 On désigne par c la vitesse de la lumière dans le vide, n 1 et n 2 les indices de réfraction respectifs de la lumière dans les milieux 1 et 2. Sachant que n 1 v 1=n2 v 2 =c , en déduire la loi de Descartes : n 1 sin i 1=n2 sini 2 . 

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

de la fibre, il faut savoir que le fonctionnement passe par des étapes appelées « l’ouverture numérique » et « l’acceptation de la lumière par la fibre optique » pour les fibres à saut indice, l’ouverture numérique se calcul à l’aide de la loi de Descartes ; dans un milieu extérieur à la fibre d’indice de réfraction ns, un rapide calcul donne la relation qui relie l’ouverture numérique aux indices de réfraction du cœur et de gaine optique. Si la fibre est dans l’air, on pose ns=1, et on peut alors

réfraction que le vide. L’indice de réfraction n’a pas d’unité et est une propriété caractéristique de la substance. Plus un milieu est réfringent, plus l’indice de réfraction est élevé, plus il ralentit la lumière, plus il dévie la lumière. La loi de Snell-Descartes nous permet de trouvé l’indice de réfraction d’un milieu en faisant un rapport entre l’angle d’incidence (ϴ1) et l’angle de réfraction (ϴ2). n1 • sin ϴ1 = n2 • sin ϴ2 Cadre théorique (Suite) : Pour atteindre notre but, nous allons utiliser