Emission et propagation de la lumière

Chapitre VIII : Emission et propagation de la lumière

I- Les couleurs de la lumière

Cette partie a déjà été faite, juste après le DS.

II- Propagation de la lumière

1. Vitesse de propagation de la lumière.

Dans le vide et dans l’air, la vitesse de propagation de la lumière est égale à :

c = 3,00×108 m.s-1 (appelée célérité de la lumière)

Remarques :

1. C’est la plus grande vitesse atteignable
2. Dans un autre milieu transparent, la vitesse de propagation de la lumière sera toujours inférieure à c
Exemples : dans le verre : v = 2,00×108 m.s-1 et dans l’eau : v = 2,26×108 m.s-1

On attribue à chaque milieu transparent homogène un indice de réfraction n.
Cet indice de réfraction n est défini par le rapport des vitesses de propagation de la lumière c dans le vide et v dans ce milieu :

n =  [pic 1]

c et v sont exprimées dans les mêmes unités, n est sans unité

Application : déterminer l’indice de l’eau neau et l’indice du verre nverre et nair

2) propagation rectiligne

La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène transparent.

On parle de propagation rectiligne de la lumière.

On utilise le modèle du rayon lumineux pour illustrer cette propagation rectiligne : un segment fléché (la flèche indiquant le sens de propagation).

MAIS attention : dès qu’on change de milieu de propagation, la lumière est déviée, et on définit ainsi deux phénomènes possible :

• la réflexion : la lumière repart dans le même milieu lorsqu’elle atteint la surface de séparation entre les deux milieux transparents.
• la réfraction : la lumière passe dans l’autre milieu en changeant de direction au niveau de la surface de séparation.

[pic 2]

Normale : droite perpendiculaire à la surface de séparation entre les deux milieux transparents

Point d’incidence : point où arrive le rayon incident

3) Lois de Snell-Descartes

Première loi : le rayon lumineux réfléchi et le rayon réfracté sont dans le plan d’incidence (plan défini par le rayon incident et la normale)

Deuxième loi pour la réflexion : l’angle d’incidence i1 et l’angle de réflexion r sont égaux

i1 = r

[pic 3]

Deuxième loi pour la réfraction : l’angle d’incidence i1 et l’angle de réfraction i2 sont liés par la relation :

n1×sin(i1 ) = n2×sin(i2 )

[pic 4]

A chaque fois, les angles sont définis entre la normale et le rayon correspondant

Ceci a été étudié en TP et évalué en DM.

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