C’est quoi la réfraction ?
Une paille plongée dans un verre d’eau semble cassée à la surface. Au bord d’une piscine, le fond paraît moins profond qu’il ne l’est. La lumière nous joue un tour : elle change de direction en entrant dans l’eau.
Pourquoi la lumière dévie
La lumière ne va pas à la même vitesse dans tous les milieux : 300 000 km/s dans le vide, environ 225 000 km/s dans l’eau, 200 000 km/s dans le verre. L’indice de réfraction n = c / v mesure ce ralentissement : 1,00 pour l’air, 1,33 pour l’eau, 1,5 pour le verre.
Exemple : un rayon passe de l’air à l’eau avec un angle d’incidence de 45°. sin i2 = 1,00 × sin 45° / 1,33 ≈ 0,53, donc i2 ≈ 32°. Le rayon se rapproche de la normale.
Dans l’autre sens, de l’eau vers l’air, le rayon s’écarte de la normale. Au-delà d’environ 49°, il ne sort plus : c’est la réflexion totale, utilisée dans les fibres optiques.
L’essentiel à retenir
La réfraction est le changement de direction de la lumière quand elle passe d’un milieu transparent à un autre.
Loi de Snell-Descartes : n1 × sin i1 = n2 × sin i2 — angles mesurés par rapport à la normale
Le piège à éviter
Beaucoup mesurent l’angle entre le rayon et la surface de l’eau. Il faut le mesurer entre le rayon et la normale. Un rayon presque rasant a une incidence proche de 90°, pas de 0°.
À quoi ça sert ?
Les lentilles des lunettes, des appareils photo et des microscopes utilisent la réfraction pour dévier la lumière. Les fibres optiques d’internet guident la lumière sur des milliers de kilomètres. Et l’arc-en-ciel naît de la réfraction dans les gouttes de pluie.
Questions fréquentes
Que dit la loi de Snell-Descartes ?
n1 × sin i1 = n2 × sin i2, avec les angles mesurés par rapport à la normale.
Quel est l’indice de réfraction de l’eau ?
Environ 1,33.
Pourquoi une paille semble-t-elle cassée dans l’eau ?
La lumière qui vient de la partie immergée est déviée en sortant de l’eau : l’œil voit la paille à un autre endroit.
C’est quoi la réflexion totale ?
Quand la lumière passe vers un milieu moins réfringent sous un angle trop grand, elle ne sort plus et se réfléchit entièrement.
Pour aller plus loin
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