⚛️ Physique-chimie📗 Seconde⏱ 1 min de lecture📂 🌊 Ondes, lumière et signaux

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Lumière, spectres et réfraction

La lumière est une onde électromagnétique qui se propage dans le vide à la célérité c = 3,00 × 10⁸ m/s. Elle se décompose en spectre.

Schéma
n = c / v          λ = c × T = c / f
Snell-Descartes : n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂

Domaine visible

De 400 nm (violet) à 800 nm (rouge). En dessous : ultraviolets. Au-dessus : infrarouges.

Spectres

Continu (corps chaud, lumière blanche) · de raies d'émission (gaz excité : raies brillantes) · de raies d'absorption (gaz froid devant une source continue : raies noires aux mêmes longueurs d'onde). Chaque élément a son spectre de raies.

Indice de réfraction

n = c / v ≥ 1 (air ≈ 1,00 · eau ≈ 1,33 · verre ≈ 1,5). Plus n est grand, plus la lumière est lente.

Lois de Snell-Descartes

Réflexion : i = i'. Réfraction : n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂. Le rayon réfracté reste dans le plan d'incidence. En passant dans un milieu plus réfringent, le rayon se rapproche de la normale.

Réflexion totale

Quand n₁ > n₂, au-delà de l'angle limite sin θ_lim = n₂ / n₁, il n'y a plus de rayon réfracté (principe de la fibre optique).

Dispersion

n dépend de la longueur d'onde : un prisme sépare les couleurs (arc-en-ciel).

💡 Exemple

Air → eau, i₁ = 45° : sin i₂ = sin 45° / 1,33 = 0,53 donc i₂ ≈ 32°.

📌 À retenir

Les angles se mesurent par rapport à la normale à la surface, pas à la surface elle-même.

Teste-toi

Quand la lumière passe de l'air à l'eau, le rayon réfracté…
  1. Se rapproche de la normale
  2. S'éloigne de la normale
  3. Ne change pas de direction
  4. Est totalement réfléchi

Réponse : A. Se rapproche de la normale

L'eau est plus réfringente (n ≈ 1,33 > 1) : d'après Snell-Descartes, l'angle avec la normale diminue.

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Pour aller plus loin

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