Réfraction de la lumière et dispersion par un prisme - Niveau 4e
Physique-Chimie - Réflexion et réfraction de la lumière
Niveau 4e - Thème: Réfraction de la lumière et dispersion par un prisme
Objectifs
- Comprendre ce qu’est la réfraction et comment la lumière change de vitesse en passant d’un milieu à un autre.
- Énoncer la loi de Snell et savoir l’appliquer dans des situations simples.
- Comprendre la dispersion et comment un prisme peut décomposer la lumière blanche en couleurs.
Notions clés
Réfraction: changement de direction de la lumière lorsqu’elle passe d’un milieu à un autre avec des indices de réfraction différents.
Indice de réfraction n: n = c/v, où c est la vitesse de la lumière dans le vide et v dans le milieu.
Dispersion: décomposition de la lumière blanche en couleurs grâce à des milieux réfractifs (comme un prisme).
Loi de Snell-Descartes
Lorsque la lumière passe de l’air vers un autre milieu:
n1 sinθ1 = n2 sinθ2
- θ1: angle d’incidence par rapport à la normale
- θ2: angle de réfraction
Réfraction de la lumière à l’interface et dans les prismes
À l’interface air-eau ou air-prisme, la lumière change de vitesse et de direction.
Dans un prisme (milieu différent), la lumière peut dévier et, selon l’angle du prisme, peut disperser les longueurs d’onde.
Dispersion par un prisme
La lumière blanche est composée de différentes longueurs d’onde. Chaque couleur est légèrement déviée différemment par le prisme, ce qui produit un spectre coloré (rouge → violet).
Idées simples: plus l’indice de réfraction est grande pour une couleur, plus sa déviation est grande.
Exemples et schémas simples
- Incidence d’un rayon lumineux sur un prisme en verre: le rayon entre et sort avec des angles différents selon la couleur.
- Expérience pratique rapide: faire passer une lampe blanche à travers un petit prisme et observer les couleurs sur un mur.
Activités proposées
- Tracer la trajectoire d’un rayon réfracté en utilisant la loi de Snell avec différents milieux (air et eau, eau et verre).
- Réaliser une mini-dispersion: lumière blanche vers un prisme; observer les couleurs sur une feuille.
Résumé
La réfraction est le changement de direction d’un rayon lumineux lorsqu’il passe d’un milieu à un autre. La loi de Snell décrit ce changement: n1 sinθ1 = n2 sinθ2. La dispersion est un effet de séparation des couleurs lorsque la lumière passe par un prisme, dû aux indices de réfraction différents pour chaque couleur.
Glossaire rapide
- Réfraction: changement de direction de la lumière en changeant de milieu.
- Indice de réfraction n: c/v; plus n est grand, plus la lumière est ralentie et déviée dans ce milieu.
- Dispersion: séparation des couleurs de la lumière blanche par un prisme.
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