La réfraction

La réfraction
  1. Qu’est-ce que la réfraction ?
  2. Les conditions nécessaires à la réfraction de la lumière
  3. Réfraction et indice de réfraction
  4. Transition vers un milieu de plus grand indice de réfraction
  5. Transition vers un milieu de plus faible indice de réfraction
  6. Transition vers un milieu de même indice de réfraction
  7. Réfraction et dispersion de la lumière

Qu’est-ce que la réfraction ?

C’est est un phénomène physique qui affecte la lumière (mais aussi les toutes les autres ondes) lors d’une transition d’un milieux transparent vers un autre milieu transparent: ce phénomène consiste en une modification de la direction de propagation de cette lumière lors du changement de milieu. 

En d’autres termes il s’agit de la déviation des rayons lumineux lorsque la lumière change de milieu.

Les conditions nécessaires à la réfraction de la lumière

La réfraction d’une lumière lors du passage d’un milieu 1 vers un milieu 2 peut se faire à condition que:

  • Les deux milieux soient transparents.
  • Les indices de réfraction des deux milieux soient différents
  • que la direction de propagation de la lumière ne soient pas perpendiculaire à la surface de séparation des milieu (autrement dit que l’angle d’incidence ne soit pas nul)
  • que le passage vers un milieu de plus grand indice ne se fasse pas avec un angle d’incidence trop élevée car au-delà d’une valeur limite il y a réflexion totale.

Réfraction et indice de réfraction

Tout milieu transparent est caractérisé par sont indice de réfraction « n » qui caractérise la capacité de ce milieu à réfracter une lumière lors de la transition entre le vide (ou l’air) et ce milieu.

Un milieu dont l’indice de réfraction est proche de 1 réfracte très peu une lumière provenant du vide: la lumière est peu déviée et un tel milieu est dit peu « réfringent ».

Plus l’indice de réfraction d’un milieu est supérieur à 1 et plus la réfraction d’une lumière provenant du vide est prononcée: la lumière est davantage déviée , des milieux d’indice de réfraction élevé sont dits réfringents.

Transition vers un milieu de plus grand indice de réfraction

Lorsqu’une lumière passe d’un milieu 1 d’indice de réfraction n1 vers un milieu 2 d’indice de réfraction n2 tel que n1 < n2 alors la direction de propagation se rapproche de celle de la normale à la surface de séparation des milieux, en d’autre termes:

  • Les rayons lumineux se « rapprochent » de la normale.
  • Les rayons lumineux s’ « éloignent » de la surface de séparation.
  • Les angles de réfraction sont inférieurs aux angles d’incidence.

Réfraction lors du passage vers un milieu d'indice plus grand

 

Transition vers un milieu de plus faible indice de réfraction

Lorsque la lumière effectue une transition d’un milieu 1 (d’indice de réfraction n1) vers un milieu 2 (d’indice de réfraction n2) avec n1 > n2 alors la direction de propagation s’éloigne de celle de la normale à la surface de séparation des milieux, en d’autre termes:

  • Les rayons lumineux se « s’éloignent » de la normale.
  • Les rayons lumineux se « rapprochent » de la surface de séparation
  • Les angles de réfraction sont supérieurs aux angles d’incidence

Réfraction lors du passage de la lumière vers un milieu d'indice plus petit

Transition vers un milieu de même indice de réfraction

Si la lumière change de milieu mais que ces milieux ont le même indice de réfraction ( ce qui est par exemple quasiment le cas du vide et de l’air) alors il n’y pas réfraction de la lumière, cette dernière n’est pas déviée est conserve la même direction de propagation.
Réfraction vers un milieu d'indice identique

Réfraction et dispersion de la lumière

Certains milieux dont, l’indice de réfraction varie de manière notable en fonction de la longueur d’onde, sont dit dispersifs. Lorsqu’une lumière polychromatique y est réfractée les lumières de différentes longueurs d’onde (et donc de différentes couleurs) subissent des déviations d’angles différents, on dit alors qu’il y a dispersion (ou décomposition) de la lumière.

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