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🎯 Objectifs du chapitre
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- Vérifier expérimentalement la loi de la réflexion de la lumière.
- Mettre en évidence le phénomène de réfraction et relier l’angle de réfraction à l’indice du milieu.
- Décomposer la lumière blanche et connaître le spectre visible, les IR et les UV.
- Réaliser une synthèse additive des couleurs (RVB).
L'essentiel :
- La lumière se propage en ligne droite dans un milieu transparent et homogène.
- Réflexion : l'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence (\(r = i\)).
- Réfraction : la lumière change de direction en changeant de milieu ; le rayon se rapproche de la normale dans un milieu plus réfringent.
- La lumière blanche se décompose en un spectre continu (violet → rouge).
- Synthèse additive RVB : R + V + B = blanc.
Définitions
Définition
Réflexion : renvoi d'un rayon lumineux par une surface (miroir, métal poli). Le rayon incident et le rayon réfléchi sont dans le même plan, de part et d'autre de la normale.
Définition
Réfraction : changement de direction d'un rayon lumineux au passage d'un milieu transparent à un autre (air → verre, air → eau).
Définition
Indice de réfraction \(n\) : grandeur caractérisant la façon dont la lumière se propage dans un milieu. Plus \(n\) est élevé, plus le rayon est dévié.
Définition
Synthèse additive : superposition de lumières colorées (Rouge, Vert, Bleu) pour obtenir de nouvelles couleurs.
Formule
Indices de réfraction
| Milieu | Indice \(n\) |
|---|
| Air (vide) | 1,00 |
| Eau | 1,33 |
| Plexiglas | 1,49 |
| Verre | 1,50 |
| Diamant | 2,42 |
Propriété
Passage d'un milieu d'indice faible vers un milieu d'indice élevé : le rayon se rapproche de la normale (\(i_2 < i_1\)). Passage inverse : le rayon s'écarte de la normale.
Spectre de la lumière blanche
| Couleur | Longueur d'onde |
|---|
| Violet | 380 – 450 nm |
| Bleu | 450 – 495 nm |
| Vert | 495 – 570 nm |
| Jaune | 570 – 590 nm |
| Orange | 590 – 620 nm |
| Rouge | 620 – 780 nm |
Au-delà du visible
UV (< 380 nm) : dangereux pour les yeux et la peau. IR (> 780 nm) : associés à la chaleur.
Synthèse additive (RVB)
| Superposition | Couleur obtenue |
|---|
| Rouge + Vert | Jaune |
| Rouge + Bleu | Magenta |
| Vert + Bleu | Cyan |
| Rouge + Vert + Bleu | Blanc |
Méthodes
Méthode
Tracer un rayon réfléchi
- Tracer la surface réfléchissante
- Tracer la normale au point d'incidence
- Mesurer l'angle d'incidence \(i\) par rapport à la normale
- Tracer le rayon réfléchi de l'autre côté avec \(r = i\)
Méthode
Tracer un rayon réfracté
- Tracer la surface de séparation et la normale
- Tracer le rayon incident, mesurer \(i_1\)
- Déterminer le sens de la déviation : si \(n_2 > n_1\), le rayon se rapproche de la normale
- Tracer le rayon réfracté avec l'angle \(i_2\)
Erreurs fréquentes
Attention
Ne pas confondre synthèse additive (lumières : R+V+B = blanc) et synthèse soustractive (pigments/peintures : mélange = noir).
Attention
Les angles de réflexion et de réfraction se mesurent toujours par rapport à la normale (perpendiculaire à la surface), jamais par rapport à la surface elle-même.