⚛️ Physique-chimie · Ondes, lumière et signaux
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.
n = c / v λ = c × T = c / f
Snell-Descartes : n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂Domaine 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).
Air → eau, i₁ = 45° : sin i₂ = sin 45° / 1,33 = 0,53 donc i₂ ≈ 32°.
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…
- Se rapproche de la normale
- S'éloigne de la normale
- Ne change pas de direction
- 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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