optique - physique.

« Si la surface du second milieu est rugueuse, les perpendiculaires aux différents points de la surface ont des directions différentes, que l'on peut considérer aléatoires si lemilieu est suffisamment rugueux.

Dans ce cas, les rayons émis d'un point source sont si dispersés qu'ils ne peuvent former une image. 3.1. 1 Loi de Snell-Descartes D'après cette loi importante, nommée en référence au mathématicien hollandais Willebrord Snell Van Royen, le produit de l'indice de réfraction par le sinus de l'angled'incidence d'un rayon dans un milieu donné est égal au produit de l'indice de réfraction par le sinus de l'angle de réfraction du deuxième milieu.

Le rayon incident, le rayonréfracté et la perpendiculaire au point d'incidence sont dans le même plan.

En général, l'indice de réfraction d'un matériau transparent dense est plus élevé que pour unmatériau transparent moins dense ; cela signifie que plus un milieu est dense, plus la vitesse de la lumière s'y propageant est faible.

On dit qu’il est plus réfringent.

Ainsi,un rayon se propageant dans un milieu et qui pénètre dans un second milieu d'indice de réfraction supérieur se rapproche de la normale au plan d'incidence, alors qu'unrayon pénétrant dans un milieu d'indice de réfraction inférieur s'en éloignera.

Les rayons incidents perpendiculaires à la surface de séparation des deux milieux sontréfléchis et réfractés perpendiculairement à cette surface.

Considérons deux milieux de nature différente, le premier étant plus réfringent que le second.

Un objet situé dansle premier milieu semble plus proche de la surface de séparation des deux milieux pour un observateur situé dans le second milieu, moins réfringent.

Un exemple classiqueillustre ce phénomène : l'observation d'un objet placé dans l'eau par une personne située au-dessus de la surface de l'eau (figure 3). Les rayons obliques sont sélectionnés uniquement pour la clarté de l'illustration.

Le rayon (DB) provenant de l'objet en D s'écarte de la perpendiculaire vers A.

L'objet, de cefait, semble être situé en C où la ligne ABC est sécante d'une droite perpendiculaire à la surface de l'eau et passant par D. La figure 4 illustre le chemin suivi par la lumière qui traverse plusieurs milieux dont les surfaces de séparation sont parallèles.

L'indice de réfraction de l'eau est inférieur àcelui du verre.

L'indice de réfraction du premier et celui du dernier milieu étant identiques, le rayon émergeant est parallèle au rayon incident (AB) mais est décalé parrapport à ce dernier.

Le décalage est dû à l'action des milieux intermédiaires sur les rayons. 3.1. 2 Prisme Si la lumière traverse un prisme, objet transparent ayant des surfaces planes et polies, le rayon sortant n'est pas parallèle au rayon incident.

Comme l'indice de réfractiond'un milieu dépend de la longueur d'onde, un prisme peut séparer les différentes longueurs d'onde d'un rayon incident et former ainsi un spectre.

Sur la figure 5,l'angle CBD formé par les directions du rayon incident et du rayon émergent est appelé angle de déviation. On peut montrer que la déviation passe par un minimum lorsque rayons incidents et émergents sont symétriques par rapport au plan bissecteur du prisme.

L'indice de réfraction du prisme peut être calculé en mesurant l'angle de déviationminimum et l'angle formé entre les faces du prisme. 3.1. 3 Angle limite Lorsqu'un rayon pénètre dans un milieu moins réfringent, il s'éloigne de la normale à la surface de séparation.

Comme l'angle de déviation par rapport à cetteperpendiculaire augmente avec l'angle d'incidence, il existe un angle d'incidence, appelé angle limite, pour lequel le rayon réfracté forme un angle de 90° avec la normale àla surface de séparation des milieux.

Si l'angle d'incidence est supérieur à l'angle limite, les rayons lumineux sont totalement réfléchis.

La réflexion totale est impossiblelorsque la lumière passe d'un milieu moins réfringent à un milieu qui l’est plus.

Les trois schémas de la figure 6 illustrent une réfraction ordinaire, une réfraction à l'anglelimite et une réflexion totale.

Les fibres optiques utilisent le phénomène de la réflexion totale : la lumière pénètre par une extrémité dans un tube de verre ou de plastique.À l'intérieur de ce dispositif, la lumière se propage par réflexions successives sur la surface intérieure du tube, puis sort par l'autre extrémité.

On peut étirer une fibre deverre pour lui donner un très petit diamètre.

On peut également recouvrir la fibre d'un matériau d'indice de réfraction inférieur à la surface intérieure de la fibre.

Les fibresoptiques sont notamment utilisées pour transmettre des images.

Ces câbles sont flexibles et peuvent être utilisés pour éclairer comme pour transmettre des images ; ilssont précieux pour effectuer des examens médicaux, car ils peuvent être introduits dans des passages étroits comme les vaisseaux sanguins.. »