Les lois de Snell-Descartes pour la réflexion et la réfraction
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Connaitre et savoir exploiter les lois de Snell-Descartes pour la réflexion et la réfraction.
- La réfraction est le phénomène de changement de direction de la lumière lors du passage d'un milieu transparent à un autre.
- La réflexion correspond à la lumière qui se réfléchit.
- Première loi de Snell-Descartes : le rayon réfracté, le rayon incident et la normale appartiennent au même plan. Ce plan est appelé plan d’incidence.
-
Deuxième loi de Snell-Descartes sur la
réflexion : les angles
d’incidence
et de
réflexion 
sont égaux :
.
-
Troisième loi de Snell-Descartes (sur la
réfraction) : les angles
d’incidence
et de
réfraction 
sont reliés par la
relation : 
où 
est l’indice optique (ou
indice de réfraction) du milieu 1
et 
est l’indice optique (ou
indice de réfraction) du milieu 2.
- Longueur d’onde
- La dispersion de la lumière
Lorsqu'un rayon lumineux incident traverse la surface de séparation entre deux milieux transparents différents, il subit un brusque changement de direction : c'est le phénomène de réfraction. On obtient dans le second milieu un rayon réfracté.
Une partie de la lumière est réfléchie : ce phénomène est appelé la réflexion.
On appelle point d’incidence, le point où le rayon incident rencontre la surface de séparation.
Schéma des trois rayons à la surface de séparation de deux milieux transparents différents
Les lois de Snell-Descartes permettent de rendre compte de la réflexion et de la réfraction de la lumière.
La normale à la surface de séparation est la droite perpendiculaire à la surface de séparation des deux milieux transparents et différents.
Schéma des trois rayons (incident, réfracté et réfléchi) et de la normale
Le rayon réfracté, le rayon incident et la normale appartiennent au même plan.
Ce plan est appelé plan d’incidence.
On repère les angles des rayons par rapport à la normale :
-
est l’angle
d’incidence ;
-
est l’angle de
réflexion.
Schéma qui comporte l’angle d’incidence et l’angle de réflexion
Les angles d’incidence
et de
réflexion 
sont égaux :
.
On appelle 
l’angle de
réfraction.
et 
sont respectivement les
indices optiques, aussi appelés
indices de réfraction du milieu 1 et
du milieu 2. L’indice optique est un nombre
sans unité caractéristique du milieu.
Schéma des trois rayons et des trois angles (incident, réfléchi et réfracté)
Les angles d’incidence
et de
réfraction 
sont reliés par la
relation suivante.
|
avec :
|
l’indice
optique du milieu 1
l’indice
optique du milieu 2
On calcule l'angle réfracté
au passage de l'air à
l'eau sachant que l'angle d'incidence 
est de 35,0°,
et 
.
Pour obtenir la valeur de l’angle réfracté
, il faut utiliser la
calculatrice en mode degré : on utilise les
touches (shift) (sin) ou (2nde) (sin).On obtient le résultat suivant.
Soit
.
, alors les angles de
réfraction et d’incidence vérifient
la relation 
. On dit que le milieu 2
est plus réfringent que le milieu 1.
De même, si 
, alors 
.
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