Comment trouver l'indice de réfraction à partir de deux angles ?

Réarrange la loi de Snell-Descartes : n_2 = n_1 sin i_1 / sin i_2. Une lumière qui passe de l'air (n = 1,00) au verre sous 40° et se réfracte à 25,4° donne n_2 = 0,643 / 0,429 = 1,50. Choisis Indice de réfraction dans Calculer pour voir chaque étape.

Pourquoi la lumière est-elle déviée en entrant dans le verre ?

La lumière va moins vite dans le verre que dans l'air. Le côté du faisceau qui atteint le verre en premier ralentit en premier, donc le faisceau tourne vers la normale. La déviation dépend du rapport des deux indices de réfraction.

Qu'est-ce que l'angle limite ?

C'est l'angle d'incidence, dans le milieu le plus réfringent, pour lequel le rayon réfracté rase la surface à 90°. Du verre vers l'air il vaut 41,8°, de l'eau vers l'air 48,8° et du diamant vers l'air 24,4°.

Quand y a-t-il réflexion totale ?

Seulement quand la lumière passe d'un milieu d'indice plus grand vers un milieu d'indice plus petit, avec un angle d'incidence supérieur à l'angle limite. Toute la lumière est alors réfléchie à l'intérieur.

Pourquoi un diamant brille-t-il autant ?

Le diamant a un indice très élevé (2,42), donc son angle limite n'est que de 24,4°. La plupart de la lumière qui entre reste piégée et rebondit à l'intérieur avant de ressortir par le dessus.

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Réfraction et loi de Snell-Descartes

La lumière change de direction quand elle passe dans un milieu où elle va à une autre vitesse. Au-delà de l'angle limite, elle ne peut plus sortir.

Angle de réfraction en fonction de l'angle d'incidence

Mesures

Ce qui se passe

La lumière ralentit dans un milieu plus réfringent, d'un facteur n appelé indice de réfraction, et ce changement de vitesse dévie le rayon à la surface de séparation. En entrant dans un milieu plus réfringent, il se rapproche de la normale ; en sortant, il s'en éloigne. La loi de Snell-Descartes relie les deux angles. Quand la lumière sort d'un milieu plus réfringent, l'angle de réfraction atteint 90° à l'angle limite ; au-delà, plus aucune lumière ne passe et tout le rayon est réfléchi. Cette réflexion totale permet aux fibres optiques de guider la lumière dans les virages. Une partie de la lumière est toujours réfléchie, et cette part augmente fortement aux angles rasants.

n₁ sin i₁ = n₂ sin i₂sin λ = n₂ / n₁v = c / n

Collège et seconde : réfraction de la lumière. Lycée (physique-chimie) : indice de réfraction, lois de Snell-Descartes, angle limite et fibre optique.

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Défi

Prédis d'abord : la lumière passe du verre (n = 1,50) à l'air. À partir de quel angle d'incidence le rayon ne sort-il plus ? Calcule sin λ, puis fais glisser le rayon jusqu'à ce qu'il disparaisse.

Questions fréquentes

Comment trouver l'indice de réfraction à partir de deux angles ?: Réarrange la loi de Snell-Descartes : n₂ = n₁ sin i₁ / sin i₂. Une lumière qui passe de l'air (n = 1,00) au verre sous 40° et se réfracte à 25,4° donne n₂ = 0,643 / 0,429 = 1,50. Choisis Indice de réfraction dans Calculer pour voir chaque étape.
Pourquoi la lumière est-elle déviée en entrant dans le verre ?: La lumière va moins vite dans le verre que dans l'air. Le côté du faisceau qui atteint le verre en premier ralentit en premier, donc le faisceau tourne vers la normale. La déviation dépend du rapport des deux indices de réfraction.
Qu'est-ce que l'angle limite ?: C'est l'angle d'incidence, dans le milieu le plus réfringent, pour lequel le rayon réfracté rase la surface à 90°. Du verre vers l'air il vaut 41,8°, de l'eau vers l'air 48,8° et du diamant vers l'air 24,4°.
Quand y a-t-il réflexion totale ?: Seulement quand la lumière passe d'un milieu d'indice plus grand vers un milieu d'indice plus petit, avec un angle d'incidence supérieur à l'angle limite. Toute la lumière est alors réfléchie à l'intérieur.
Pourquoi un diamant brille-t-il autant ?: Le diamant a un indice très élevé (2,42), donc son angle limite n'est que de 24,4°. La plupart de la lumière qui entre reste piégée et rebondit à l'intérieur avant de ressortir par le dessus.