La décomposition de la lumière blanche par un prisme
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Comprendre la décomposition de la lumière blanche par un prisme ou un réseau.
- La décomposition de la lumière blanche par un prisme est due à l’indice optique, lequel dépend de la longueur d’onde de la radiation. Le milieu est dit dispersif.
- La radiation violette est plus déviée que la radiation rouge par le prisme, alors que c’est l’inverse pour le réseau.
- Lumières polychromatique et monochromatique
- Dispersion par un prisme
- La réfraction
- Troisième loi de Snell-Descartes
Lorsqu’un faisceau de lumière blanche traverse un prisme ou un réseau, il est décomposé en une infinité de radiations, car la lumière blanche est une lumière polychromatique. Ce phénomène s’appelle la dispersion.
Dispersion de la lumière blanche par un prisme
Spectre de la lumière blanche obtenu avec un prisme
Le prisme dévie davantage les radiations de courte longueur d’onde (violet, vers 400 nm) que les radiations de longue longueur d’onde (rouge, vers 800 nm).
Dispersion de la lumière blanche par un réseau
Spectre de la lumière blanche obtenu avec un réseau
Le réseau dévie davantage les radiations de longue longueur d’onde (rouge, vers 800 nm) que les radiations de courte longueur d’onde (violet, vers 400 nm).
Ainsi, d’après la troisième loi de Snell-Descartes, chaque radiation est réfractée avec un angle différent.
Les angles d’incidence
1 et de réfraction 2 sont reliés par la relation :
1 × sin(1) = 2 × sin(2) où 1 est l’indice optique du
milieu 1 et 2 est l’indice optique du
milieu 2.
Plus la valeur de l’indice optique est grande pour une radiation donnée et plus la radiation est déviée à la sortie du prisme.
Le tableau ci-dessous donne les indices optiques
en fonction de la longueur d’onde λ pour le verre Flint.| Longueur d’onde λ (en nm) | 400 (violet) | 600 (jaune) | 800 (rouge) |
|
Indice
optique
|
1,695 | 1,670 | 1,660 |
L’indice pour la radiation violette est plus grand que l’indice pour la radiation rouge : le prisme en verre Flint dévie davantage la radiation violette que la radiation rouge.
Une lumière blanche est envoyée sur un prisme en Flint sous un angle d’incidence de 30°.
Schéma du prisme éclairé par une lumière blanche,
sous un angle d’incidence de 30°
- Pour la radiation violette (400 nm),
1(V) = 1,695.
La troisième loi de Snell-Descarte donne avec2 = 1,00 (indice optique
de l’air) :
sin(2) = 1,695 × sin(30),
soit 2 ≃ 58°.
- Pour la radiation rouge (800 nm),
1(R) = 1,660.
La troisième loi de Snell-Descarte donne avec2 = 1,00 (indice optique
de l’air) :
sin(2) = 1,660 × sin(30)
soit 2 ≃ 56°.
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