On a vu dans le chapitre précédent que la lumière peut-être utilisée pour mesurer des distances. Dans ce chapitre nous allons voir quelques propriétés générales de la lumière, notamment son comportement lorsqu'elle change de milieu de propagation.
On appelle lumière blanche la lumière émise par le Soleil ou par une lampe. Lorsque celle-ci traverse un prisme elle est dispersée comme le montre la photo ci-dessous.
Chaque couleur correspond à une radiation monochromatique.
Dans la lumière blanche toutes les radiations monochromatiques sont mélangées. Le prisme dévie et disperse la lumière blanche, c'est à dire qu'il dévie différemment les radiations monochromatiques suivant leur couleur. C'est pour cela qu'à la sortie du prisme toutes les couleurs sont séparées.
Activité 3 page 221
A chaque couleur est associée une longueur d'onde, notée 
et d'unité le mètre (mais qu'on exprime en micromètre ou nanomètre).
Sur cette photo on a l'impression que le crayon est tordu. Ceci est dû au fait qu'il est à moitié dans l'air et à moitié dans l'eau.
Quand la lumière passe d'un milieu transparent à un autre (de l'air à l'eau dans la photo ci-dessus), elle change de direction. C'est ce qui donne l'impression de cassure au crayon.
L'indice est ce qui fait que la lumière change de direction lorsqu'elle change de milieu.
Dans l'air la lumière va à une vitesse de c = 3,00.108 m.s-1. Lorsqu'elle arrive dans l'eau elle est ralentie jusqu'à v = 2,25.108 m.s-1.
On note l'indice "n" et on le calcule par :
c et v en m.s-1 ; n sans unité
Exercice :
La lumière subit une première déviation en entrant dans le prisme puis une deuxième déviation en ressortant du prisme.
C'est ce qui fait que la lumière ne sort pas dans la même direction que celle par laquelle elle est entrée.
Document 15 page 226
L'indice du verre soumis à une lumière monochromatique de longueur d'onde de 400 nm (violet) est de 1,52.
L'indice du verre soumis à une lumière monochromatique de longueur d'onde de 700 nm (rouge) est de 1,50.
C'est pour cela que les couleurs sont déviées de façon différente et qu'elles ressortent séparées les unes des autres.
Plus l'indice est élevé, plus la déviation est grande. Donc le violet est plus dévié que le rouge.
On considère un rayon lumineux se propageant dans milieu incident d'indice n1. Ce rayon traverse un dioptre (la surface séparant deux milieux transparents) avec un angle d'incidence i1.
Il est alors réfracté et se propage ensuite dans le milieu de réfraction, d'indice n2, avec un angle de réfraction i2.
Remarque : lors de la traversée du dioptre, le rayon traverse aussi la normale.
La réfraction est le phénomène qui se produit quand un rayon lumineux traverse la surface séparant deux milieux transparents.
Si n1 > n2 alors i1 < i2
Si n1 < n2 alors i1 > i2
Exercice : d'après cette loi, dans l'exemple précédent, quel milieu a l'indice le plus élevé (justifier) ?
La loi fondamentale de l'optique (aussi appelée loi de Descartes) s'écrit :
n1 x sin(i1) = n2 x sin (i2)
Exercice :
Exercice 19 page 230
