28 août 2012

La réfraction, ou comment décapiter un ours

Ci-dessous un petit cliché de vacances qui aura de quoi surprendre toute personne ne connaissant pas la réfraction...

Aisaqvak, femelle ours en coordonnées polaires
(Zoo sauvage de Saint-Félicien, Canada, août 2012)

Wikipédia nous en dit plus :

La réfraction est un phénomène de déviation d'une onde (ici la lumière) lorsque sa vitesse change entre deux milieux (ici de l'air à l'eau). La réfraction survient généralement à l'interface entre deux milieux (...)

Ce phénomène peut être observé très simplement en plongeant un crayon ou une paille dans un verre rempli de liquide (note perso)

Chaque milieu transparent est caractérisé par son indice de réfraction noté ni . On appelle dioptre la surface séparant les deux milieux.
Les lois de Snell-Descartes sur la réfraction précisent que :
  • Le rayon réfracté se situe dans le plan d'incidence (défini par le rayon incident et la normale* au dioptre au mouvement d'incidence), rayon incident et rayon réfracté étant de part et d'autre de la normale ; (*) normale = perpendiculaire à l'interface des milieux 
  • Les angles d'incidence et de réfraction (θ1) et (θ2), mesurés par rapport à la normale sont tels que :
\displaystyle n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2).
Tout est toujours plus simple avec un schéma wikimédia :

 
On peut alors remarquer que :
  • Plus l'indice de réfraction n2 est grand, plus le rayon réfracté s'approche de la normale, et vice versa ;
  • Lorsque l'indice de réfraction n2 est plus petit que n1 (par exemple : du verre à l'air), on peut dépasser une incidence dite « angle critique » au-delà de laquelle il y a réflexion totale.

3 commentaires:

RuBisCO a dit…

L'angle critique est Arcsin(n₂/n₁), à vous de déterminer comment ! ;)

Et un petit défi : soit un rayon lumineux arrivant sur le dioptre entre deux milieux. Comment tracer le rayon réfracté sans utiliser un rapporteur ?

RuBisCO a dit…

Allez, j'ai un peu de temps, je vais faire le raisonnement : la loi de Snell-Descartes sur la réfraction nous dit que n₁×sin(θ₁)=n₂×sin(θ₂).
⇔ sin(θ₁)=n₂/n₁×sin(θ₂)
Or l'angle θ₂ ne peut excéder π/2, on en déduit donc que sin(θ₁)≤n₂/n₁×sin(θ₂).
On trouve le résultat en utilisant les raccourcis des physiciens qui se moquent des domaines de départ et d'arrivée, bien entendu. ;)

Missmath a dit…

Fascinante cette photo, presqu'incroyable.

Enregistrer un commentaire

Des réactions, des propositions ? Exprimez-vous :-)
(A cause de quelques commentaires inopportuns, ceux-ci sont modérés et ne paraissent qu'après approbation)