Réfraction de la lumière et dioptre plan : la loi de Snell-Descartes en Première A

Première Physique-Chimie Réfraction de la lumière, dioptre plan et prisme

Réfraction de la lumière et dioptre plan — Première A

Quand un rayon de lumière passe de l'air à l'eau, il change brusquement de direction : c'est la réfraction. C'est pourquoi un poisson observé depuis le bord du lac Anosy, à Antananarivo, ne se trouve pas exactement où on le voit. Comprendre ce phénomène, c'est comprendre les lunettes, les loupes et même les arcs-en-ciel.

Dioptre plan : surface plane qui sépare deux milieux transparents d'indices différents (par exemple l'air et l'eau). La lumière qui le traverse est déviée.
Exemple

Ravo plonge une paille dans son verre d'eau à Antsirabe. À la surface (le dioptre plan air/eau), la paille semble brisée : c'est la réfraction qui décale l'image de la partie immergée.

À retenir

  1. La réfraction est le changement de direction d'un rayon lumineux qui change de milieu transparent.
  2. Loi de Snell-Descartes : n1 × sin i1 = n2 × sin i2, où les angles sont mesurés par rapport à la normale au dioptre.
  3. En passant de l'air (n ≈ 1) à l'eau (n ≈ 1,33), le rayon se rapproche de la normale.

Exercice d'exemple

Exercice : Un rayon arrive de l'air (n1 = 1) sur l'eau (n2 = 1,33) avec un angle d'incidence i1 = 30°. Calcule l'angle de réfraction i2. (sin 30° = 0,5)
Voir la correction

D'après la loi de Snell-Descartes : sin i2 = (n1 × sin i1) ÷ n2 = (1 × 0,5) ÷ 1,33 ≈ 0,376. Donc i2 ≈ 22°. Le rayon se rapproche bien de la normale en entrant dans l'eau.

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