Synthèse rapide

• La réflexion, réfraction, diffraction, diffusion et synthèses additive et soustractive sont des phénomènes optiques fondamentaux.
• La réflexion intervient lors de l’incidence de la lumière sur un matériau, avec changement brusque de direction.
• La réfraction modifie la trajectoire de la lumière en fonction de la variation d’indice de réfraction entre deux milieux.
• La diffraction dévie la lumière en contournant un obstacle ou une ouverture.
• La diffusion disperse la lumière dans différentes directions lorsqu’elle interactionne avec un objet.
• La synthèse additive combine des lumières pour obtenir du blanc, la soustractive absorbe des couleurs pour obtenir du noir.
• La normalisation des normes et des classements IP & IK guide la sécurité et la protection des dispositifs lumineux.

Concepts et définitions

• Réflexion : changement de direction d’un rayon lumineux lors de son contact avec un matériau, selon la loi du sinus.
• Réfraction : déviation du rayon lumineux lors de la transition entre deux milieux avec indices de réfraction différents.
• Diffraction : déviation des rayons lumineux en contournant des obstacles ou en passant par des fentes.
• Diffusion : dispersion de la lumière en plusieurs directions à cause d’un objet ou d’un support.
• Synthèse additive : mélange de lumières colorées (rouge, vert, bleu) pour obtenir différentes couleurs.
• Synthèse soustractive : absorption de couleurs par un matériau pour produire du noir ou des nuances.

Formules, lois, principes

• Loi de la réfraction : $$ n_1 \sin i_1 = n_2 \sin i_2 $$ où $n$ est l’indice de réfraction et $i$ l’angle d’incidence ou de réfraction.
• La réflexion suit la loi du angle d’incidence égal à l’angle de réflexion.
• La relation entre angles d’incidence et de réfraction détermine si le rayon se rapproche ou s’éloigne de la normale.

Méthodes et procédures

1. Identifier le milieu d’incidence et de réfraction, connaître leurs indices.
2. Mesurer ou calculer l’angle d’incidence.
3. Appliquer la loi de la réfraction pour déterminer l’angle réfracté.
4. Analyser la propagation de la lumière en fonction du phénomène observé (diffraction, diffusion).
5. Utiliser la synthèse additive ou soustractive pour obtenir l’effet lumineux voulu.
6. Vérifier la conformité aux normes (IP, IK) pour la sécurité et la protection.

Exemples illustratifs

• La réflexion d’un miroir lors d’un incident lumineux $\theta_i$ selon la loi : $\theta_r = \theta_i$.
• La réfraction de la lumière d’eau à l’air avec un angle d’incidence $i_1=30^\circ$, calcul du $i_2$ avec $$ \sin i_2 = \frac{n_1}{n_2} \sin i_1 $$.
• La diffraction dans une fente rectiligne où les rayons dévient selon un motif d’interférence.

Pièges et points d’attention

• Confondre la loi de la réflexion avec la réfraction.
• Négliger l’effet de l’indice de réfraction sur l’angle réfracté.
• Mal interpréter la diffraction en confondant avec la diffusion.
• Ignorer les normes de sécurité IP & IK lors de conception ou d’installation.
• Confondre synthèse additive et soustractive : couleurs et processus.

Glossaire

• Réflexion : changement de direction d’un rayon lumineux à une interface.
• Réfraction : déviation d’un rayon lumineux en passant d’un milieu à un autre.
• Diffraction : déviation d’un rayon autour d’un obstacle ou à travers une ouverture.
• Diffusion : répartition diffuse de la lumière par interaction avec un objet.
• Synthèse additive : mélange de lumières pour créer du blanc.
• Synthèse soustractive : absorption sélective pour produire du noir ou des couleurs.
• Indice de réfraction ($n$) : rapport de la vitesse de la lumière dans le vide sur celle dans le milieu.