Chapitre 13 – Réflexion, réfraction et signaux lumineux | 2nde Bac Pro MAMA | Physique-Chimie | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, format manuel scolaire
Léa, parqueteuse chez Sols & Bois 33 à Bordeaux, doit appliquer un vernis sur un parquet en chêne. Selon le client, elle utilise un vernis brillant (n = 1,52), satin (n = 1,42) ou mat (n = 1,35). L'indice de réfraction influence la quantité de lumière réfléchie et donc la brillance.
\(n_1 \times \sin i_1 = n_2 \times \sin i_2\)
| Milieu | n |
|---|---|
| Air (vide) | 1,00 |
| Eau | 1,33 |
| Vernis mat | 1,35 |
| Vernis satin | 1,42 |
| Vernis brillant | 1,52 |
| Verre ordinaire | 1,52 |
| Diamant | 2,42 |
Pour une incidence quasi-perpendiculaire (i ≈ 0) :
\(R = \left(\dfrac{n - 1}{n + 1}\right)^2 \times 100 \%\)
Un rayon lumineux passe de l'air (n₁ = 1) au vernis brillant (n₂ = 1,52) avec un angle d'incidence i₁ = 30°.
Calculer l'angle de réfraction i₂.
1 × sin 30° = 1,52 × sin i₂.
sin i₂ = 0,5 / 1,52 ≈ 0,329 → i₂ ≈ 19,2°.
Le rayon se rapproche de la normale en entrant dans le vernis (milieu plus dense).
Calculer le pourcentage de lumière R réfléchie à la surface pour les 3 vernis (formule de Fresnel à incidence quasi-perpendiculaire).
Vernis mat (n = 1,35) : R = ((1,35 − 1) / (1,35 + 1))² = (0,35/2,35)² ≈ 2,2 %
Vernis satin (n = 1,42) : R = (0,42/2,42)² ≈ 3,0 %
Vernis brillant (n = 1,52) : R = (0,52/2,52)² ≈ 4,3 %
Quelle est la relation entre l'indice n et le pourcentage de réflexion R ?
Pourquoi le vernis brillant paraît-il plus lumineux que le mat ?
Plus n est grand, plus R est grand. Le vernis brillant réfléchit 4,3 % de la lumière contre 2,2 % pour le mat → environ 2 fois plus de réflexion.
Plus de lumière réfléchie = plus d'éclat visible (effet « miroir »). C'est pourquoi un vernis brillant montre des reflets nets et un effet lustré, alors qu'un vernis mat donne un aspect doux et diffus.
Le diamant (n = 2,42) est célèbre pour son éclat. Calculer son R.
Quelle est l'autre raison pour laquelle un diamant brille plus qu'une simple vitre ?
R(diamant) = (1,42/3,42)² ≈ 17,2 %. Près de 4 fois plus qu'un verre ordinaire.
L'autre raison : la réflexion totale interne. Le diamant a un angle limite très petit (24°), donc presque toute la lumière entrant dans la pierre rebondit à l'intérieur avant de ressortir → effet de scintillement spectaculaire. C'est cette combinaison qui rend le diamant unique.
Le vernis mat n'a pas un n très différent de l'eau. Pourquoi paraît-il quand même mat (peu brillant) ?
Le vernis mat contient des matifiants (microparticules de silice ou de cire) qui créent une surface microrugueuse. Cette rugosité disperse la lumière dans toutes les directions (réflexion diffuse) au lieu de la réfléchir dans une direction précise (réflexion spéculaire).
Résultat : pas de reflets nets visibles → effet visuel mat, même si la quantité totale de lumière réfléchie n'est pas si différente.
Léa explique au client que :
Pourquoi ?
Sur un vernis brillant, la réflexion est spéculaire : on voit clairement les reflets des sources lumineuses. Toute irrégularité (rayure, bosse) déforme ces reflets de manière visible.
Sur un vernis mat, la réflexion est diffuse : pas de reflets nets, donc les déformations causées par les rayures sont noyées dans la diffusion. L'œil ne distingue pas les détails.
Conseil pratique : pour un parquet ancien à patine, choisir mat ou satin. Pour un parquet neuf parfait, brillant pour valoriser la finition.
Le client demande un vernis « comme une bouteille de vin » (vert sombre brillant). Léa applique d'abord une teinte verte puis un vernis brillant n = 1,52.
L'aspect final sera-t-il satisfaisant ? Justifier.
Oui : la teinte verte donne la couleur, le vernis brillant donne l'effet « bouteille » (reflets nets, éclat lumineux). C'est exactement la combinaison qui fait l'effet « verre lustré ».
Pour un effet encore plus profond, on peut superposer plusieurs couches de vernis brillant (effet « profondeur de couleur »).
Léa explique au client en termes simples le choix entre les 3 finitions. Rédiger un argumentaire commercial en 5 lignes.
Choix de finition vernis
✨ Brillant : effet « miroir », valorise un beau bois neuf, rend les défauts visibles. Idéal salon, cuisine.
🪞 Satin : compromis élégant, reflets doux, masque les petits défauts. Polyvalent.
🌿 Mat : aspect naturel, contemporain, masque les rayures. Idéal pour parquet ancien, ambiance scandinave.
💡 La différence vient de la rugosité de surface (matifiants) plus que de l'indice n.
🎨 Conseil : tester sur une chute du même bois avant de choisir, l'effet dépend du bois et de la lumière.
Pour le passage de la lumière du vernis (n = 1,52) à l'air (n = 1), il existe un angle limite au-delà duquel la lumière subit une réflexion totale et ne sort plus. Calculer cet angle.
À l'angle limite, i₂ = 90° : 1,52 × sin i_limite = 1 × sin 90° = 1.
sin i_limite = 1/1,52 ≈ 0,658 → i_limite ≈ 41,1°.
Au-delà de 41° d'incidence à l'intérieur du vernis, la lumière reste piégée par réflexion totale interne. C'est ce phénomène qui rend les fibres optiques possibles.
📚 Cette activité s'appuie sur §3 (Réfraction de la lumière) et §4 (Réflexion totale interne) de la leçon Ch13.