Étudier la dispersion de la lumière

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Classe(s) : 2de | Thème(s) : Les étoiles
Corpus Corpus 1
Étudier la dispersion de la lumière

FB_Bac_98619_Pch2_TT_006

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Rappels de cours


Un prisme décompose la lumière en déviant et en séparant les différentes radiations contenues dans son spectre.

1Le phénomène de réfraction

 La réfraction est le changement de direction subi par un rayon lumineux lorsqu’il change de milieu de propagation.


Lois de Snell-Descartes

  • 1reloi : Les rayons incident et réfracté sont dans le plan d’incidence, perpendiculaire à la surface de séparation.
  • 2eloi : Lorsque le rayon passe d’un milieu 1 (homogène et transparent) à un milieu 2 (homogène et transparent), l’angle d’incidence et l’angle de réfraction sont liés par la relation :

et sont des nombres sans unité, appelés indices de réfraction.

exemple Valeurs d’indice de réfraction de quelques milieux


vide


air


eau


verre


1,00


1,00


1,33


1,5

2Le phénomène de dispersion


 Un milieu transparent est dispersif lorsque son indice varie avec la longueur d’onde de la radiation qui le traverse.

 La lumière blanche qui traverse un prisme en verre dispersif est réfractée à l’entrée et à la sortie du prisme. Elle est décomposée car les différentes couleurs ne sont pas déviées de la même manière (>méthodes).

Méthodes

Appliquer la loi de Snell-Descartes pour la réfraction

Un rayon lumineux rouge pénètre de l’air dans le verre avec un angle d’incidence de .

L’indice de l’air est et celui du verre est .

Déterminer la valeur de l’angle de réfraction dans le verre d’indice égal à .

Solution
  • L’application de la deuxième loi de Snell-Descartes pour la réfraction permet d’écrire :

.

D’où , donc .

  • La lumière est déviée et le rayon réfracté se rapproche de la normale car r <i.

Interpréter la dispersion de la lumière par un prisme


La courbe ci-contre représente les variations de l’indice de réfraction d’un prisme en verre en fonction de la longueur d’onde de la lumière.

1. Quelles sont les valeurs de pour les limites du visible ?

2. Expliquer pourquoi ce prisme est dispersif.

Solution

1. Pour , .

Pour , .

2. Ce prisme est dispersif car son indice varie avec la longueur d’onde. Par conséquent, les radiations ne sont pas déviées de la même manière.

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