La réfraction
La
réfraction est un phénomène qui se produit lorsqu'une lumière change de
milieu de propagation: lorsque les deux milieux sont caractérisés par
des indices de réfraction différents (la lumière s'y propage à des
célérités différentes) alors la lumière subit une déviation, au lieu de
continuer son chemin en ligne droite (c'est à dire de garder la
direction de propagation qu'elle avait dans le premier milieu). Lors de
la réfraction la lumière change de direction:
- Si la transition se fait vers un
milieu d'indice de réfraction plus grand alors elle s'éloigne de la
surface de séparation des milieux (elle se rapproche de la normale)
- Si
la transition se fait vers un milieu d'indice de réfraction plus faible
alors au contraire elle se rapproche de la surface de séparation (et
s'éloigne de la normale)
Le phénomène de réfraction est
décrit par la loi de Snell-Descarte qui propose une relation entre
l'angle d'incidence, l'angle de réfraction et les indices de réfraction.
Cette relation est la suivante:
n1 x sin (i1) = n2 x sin (i2)
Elle permer d'exprimer l'angle de réfraction i
2:
Sin (i2) = n1 x sin (i1)
n2
Soit:
i2
= arcsin(
n1
x sin (i1))
n2
La
réflexion totale
En
général ce phénomène de réfraction s'accompagne aussi d'une réflexion:
une petite partie de la lumière incidente est réfléchie tandis que la
plus grande partie est réfractée.
Dans le cas
d'une transition
vers un milieu plus réfringent ( d'indice de réfraction plus grand)
alors il existe un angle d'incidence au-delà duquel la réfraction n'est
plus possible, la lumière est alors entièrement réflechie: il s'agit
d'une réflexion totale.
Dans le cas d'une réflexion totale la surface de séparation des milieux
se comporte comme un miroir.
Cet angle limite au delà duquel se produit seulement une réflexion peut
être prévue
la relation entre les angles de réfraction et d'incidence est la
suivante:
Sin (i2)
= n1 x sin (i1)
n2
Une
des propriété mathématique du sinus est de pouvoir prendre comme valeur
maximale "1" par conséquent, le membre de droite de l'égalité a pour
valeur maximale 1 et cette valeur est atteinte lorsque l'angle
d'incidence i
1 prend sa valeur maximale i
1max:
n1 x sin (i1max)
=1
n2
Par conséquent:
sin (i1max)
= n1
n2
i1max
= arcsin(
n1
)
n2
