Réfraction de la lumière et dispersion par un prisme

1. La réfraction de la lumière

La réfraction est le changement de direction de la lumière lorsqu'elle passe d'un milieu à un autre. Ce phénomène est dû à la variation de la vitesse de la lumière dans ces milieux.

Exemple : passage de l'air à un verre

• Lorsque la lumière passe de l'air vers le verre, elle ralentit et change de direction en se dirigeant vers la normale (ligne imaginaire perpendiculaire à la surface de séparation).
• Le phénomène opposé se produit lors du passage du verre à l'air.

2. La loi de la réfraction (Loi de Snell-Descartes)

La relation entre les angles d'incidence (\( i \)) et de réfraction (\( r \)) et les indices de réfraction des milieux (n₁ et n₂) est donnée par la formule :

n₁ \sin i = n₂ \sin r

3. La dispersion de la lumière

La dispersion est la séparation de la lumière blanche en ses différentes couleurs lorsqu'elle passe à travers un prisme. C'est parce que chaque couleur (longueur d'onde) est réfractée différemment.

Explication :

• Les différentes couleurs de la lumière blanche ont des indices de réfraction différents.
• Le prisme sépare ainsi la lumière en un spectre coloré : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet.

4. La déviation d'une lumière blanche par un prisme

Lorsque la lumière blanche traverse un prisme, chaque couleur est déviée d'un angle différent, ce qui entraîne la séparation visible des couleurs sous forme d'un spectre. La déviation dépend de la longueur d'onde :

\(\Delta r \propto \lambda\)

5. Application pratique : observation du spectre

Les prismes sont utilisés pour analyser la composition du spectre lumineux d'une source, par exemple en astrophysique ou en chimie.

En résumé, la réfraction permet de comprendre comment la lumière change de direction dans différents milieux, et la dispersion explique la séparation des couleurs de la lumière blanche.