La réfraction
La lumière change de directionQuand la lumière passe de l’air à l’eau ou au verre, elle change de direction : c’est la réfraction. Chaque milieu a un indice de réfraction n (1,00 pour l’air). Existe-t-il une règle exacte qui relie l’angle d’arrivée i₁ et l’angle réfracté i₂ ? Règle l’angle du laser, change de milieu et note tes mesures.
Règle un angle, puis note la mesure. Recommence avec d’autres angles ou un autre milieu. La page calcule i₁ ÷ i₂ et sin i₁ ÷ sin i₂.
Tu viens de retrouver la loi de Snell-Descartes. De l’air (n = 1,00) vers un milieu d’indice n, sin i₁ ÷ sin i₂ = n. Pour deux milieux quelconques, on l’écrit :
n₁ × sin i₁ = n₂ × sin i₂
Willebrord Snell l’a trouvée vers 1621 ; René Descartes l’a publiée en 1637. Plus n est grand, plus le rayon se rapproche de la normale.
La dispersion
Un prisme qui décompose la lumièreUn prisme de verre dévie la lumière par réfraction. Envoie de la lumière blanche, puis un laser, et observe ce qui arrive sur l’écran. Une lumière étalée en couleurs forme un spectre ; une lumière qui ne se décompose pas est dite monochromatique.
La lentille convergente
Former une image sur un écranUne bougie, une lentille convergente, un écran. Déplace l’écran : où faut-il le placer pour obtenir une image nette ? Dans quel sens est-elle, et quelle taille a-t-elle par rapport à la bougie ? Ce rapport des tailles s’appelle le grandissement γ. Puis rapproche la bougie de la lentille et regarde ce que deviennent les rayons.
Les spectres
Du filament chaud aux gaz excitésChauffe le filament et regarde quelles couleurs apparaissent, et dans quel ordre. Qu’est-ce qui change quand la température monte ? Passe ensuite aux gaz : chaque élément émet-il les mêmes couleurs ? Un spectre mystère t’attend : à toi de reconnaître l’élément qui l’a produit.
À toi de jouer
Six exercices de contrôle. Angles en degrés, au dixième près.
Snell-Descartes
n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂. Plus n est grand, plus le rayon se rapproche de la normale.
Dispersion
n dépend de la couleur : le violet est plus dévié que le rouge.
Lentille
Image nette au-delà de F′ si l’objet est avant F. γ = A′B′ / AB.
Spectres
Continu pour un corps chaud, de raies pour un gaz : chaque élément a ses raies.