Fiche de révision : Lois de Snell-Descartes

📋 Plan du Cours

1. Propagation de la lumière
2. Réflexion et réfraction
3. Angles et normale
4. Loi de la réflexion
5. Loi de la réfraction
6. Indices de réfraction
7. Plan de propagation
8. Dispersion de la lumière

📖 1. Propagation de la lumière

🔑 Notions clés & Définitions

• Milieu transparent homogène : Milieu dans lequel la lumière se propage en ligne droite.

📝 Points essentiels

• La lumière peut changer de direction lorsqu’elle rencontre un changement de milieu.

📖 2. Réflexion et réfraction

🔑 Notions clés & Définitions

• Dioptre : Surface de séparation entre deux milieux.

📝 Points essentiels

📌 Lorsqu’un rayon lumineux arrive sur un changement de milieu, une partie peut être réfléchie dans le milieu 1 et une autre réfractée dans le milieu 2.

💡 Astuce mémo

Réflexion : le rayon rebondit dans le milieu 1 ; réfraction : le rayon passe dans le milieu 2.

📖 3. Angles et normale

🔑 Notions clés & Définitions

• Normale : Droite imaginaire perpendiculaire au dioptre, par rapport à laquelle sont mesurés les angles des rayons incident, réfléchi et réfracté.

📝 Points essentiels

• L’angle i1 est l’angle du rayon incident avec la normale, l’angle r est celui du rayon réfléchi avec la normale et l’angle i2 est celui du rayon réfracté avec la normale.

💡 Astuce mémo

Une normale perpendiculaire au dioptre sert de repère aux trois angles.

📖 4. Loi de la réflexion

★ À maîtriser

📐 Formule — La loi de la réflexion donne $r=i_1$.

Compléments

• Pour un angle incident i1 de 60 degrés, l’angle réfléchi r est également de 60 degrés.

💡 Astuce mémo

Incident et réfléchi sont symétriques par rapport à la normale.

📖 5. Loi de la réfraction

📝 Points essentiels

📐 Formule — La loi de la réfraction de Snell-Descartes s’écrit $n_1\sin(i_1)=n_2\sin(i_2)$.

• 🔄 L’utilisation de la loi de la réfraction suit quatre étapes:
  1. Écrire la relation
  2. Remplacer les grandeurs connues
  3. Isoler la grandeur recherchée
  4. Effectuer le calcul à la calculatrice

📖 6. Indices de réfraction

🔑 Notions clés & Définitions

• Indice de réfraction : Rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et sa vitesse dans ce milieu.

★ À maîtriser

📐 Formule — L’indice de réfraction vérifie $n=\frac{c}{v}$, où c est la vitesse de la lumière dans le vide et v sa vitesse dans le milieu.

• L’indice de réfraction vaut environ 1 dans l’air, 1,33 dans l’eau et 1,52 dans le verre.

Compléments

• La vitesse de la lumière dans le vide est environ égale à 300000 kilomètres par seconde.

• Avec n1 environ égal à 1, i1 égal à 60 degrés et i2 égal à 35 degrés, la loi de Snell-Descartes donne n2 égal à 1,51, valeur proche de l’indice du verre.

💡 Astuce mémo

Indice plus grand → vitesse de propagation plus faible dans le milieu.

📖 7. Plan de propagation

📝 Points essentiels

📌 Les rayons incident, réfléchi et réfracté sont toujours contenus dans un même plan.

📖 8. Dispersion de la lumière

🔑 Notions clés & Définitions

• Milieu dispersif : Milieu dont l’indice de réfraction dépend de la longueur d’onde de la lumière.

★ À maîtriser

• Dans l’eau, l’indice de réfraction vaut 1,334 pour le violet de longueur d’onde environ égale à 400 nanomètres et 1,324 pour le rouge de longueur d’onde environ égale à 750 nanomètres.

📌 Pour un rayon polychromatique passant de l’air dans l’eau, l’angle réfracté du violet est plus petit que celui du rouge parce que l’indice du violet est plus grand.

Compléments

• Un prisme peut décomposer la lumière blanche du Soleil en un ensemble de couleurs correspondant aux couleurs de l’arc-en-ciel.

💡 Astuce mémo

Indice dépendant de la longueur d’onde → angles différents → décomposition des couleurs.

📊 Tableaux de synthèse

Réflexion et réfraction