Physique-Chimie : Optique - La Loi de Snell

Introduction

En optique, lorsqu'une lumière passe d'un milieu à un autre, sa trajectoire se courbe. La loi qui décrit ce phénomène s'appelle la loi de Snell.

Observation

Lorsqu'une lumière passe d'un milieu à un autre, elle change de direction. Ce phénomène s'appelle la réfraction.

La loi de Snell

Elle relie les angles d'incidence et de réfraction ainsi que les indices de réfraction des deux milieux.

Formule de la loi de Snell

La loi s'écrit :
\[ n_1 imes \sin(i) = n_2 imes \sin(r) \]

• \n₁ est l'indice de réfraction du premier milieu (d'où vient la lumière).
• \n₂ est l'indice de réfraction du second milieu (dans lequel la lumière entre).
• i est l'angle d'incidence entre le rayon lumineux et la normale à la surface d'entrée.
• r est l'angle de réfraction dans le second milieu, aussi mesuré par rapport à la normale.

Indices de réfraction

L'indice de réfraction est une mesure de la vitesse de la lumière dans un milieu :

Très simplement, plus n est élevé, plus la lumière y ralentit.

• Dans l'air : \( n pprox 1 \)
• Dans l'eau : \( n pprox 1,33 \)
• Dans le verre : \( n pprox 1,5 \) à 1,9 selon le type de verre.

Application pratique

Pour prévoir comment un rayon lumineux sera dévié lors du passage d'un milieu à un autre, on utilise la loi de Snell en connaissant les angles ou les indices de réfraction.

Résumé

La loi de Snell permet d’expliquer et de prévoir la réfraction de la lumière. Elle est essentielle en optique pour comprendre le comportement des lentilles, des prismes, et d’autres instruments optiques.