Réflexion et réfraction

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Sommaire

1 Rayon lumineux
2 Lois de Snell-Descartes
3 Réflexion totale
4 Retour inverse de la lumière

Rayon lumineux

Dans un milieu homogène et isotrope, la lumière se propage en ligne droite.

Le rayon lumineux est une droite qui ne fait que représenter le trajet rectiligne suivi par la lumière dans un milieu homogène et isotrope.

Les rayons sont indépendants les uns des autres et additionnent leurs intensités.

Lois de Snell-Descartes

A l'interface de deux milieux d'indices différents (dioptre), un rayon lumineux donne généralement naissance à un rayon réfléchi et à un rayon réfracté, ou transmis, situés dans le plan d'incidence (défini par le rayon incident et la normale au dioptre en I).

Les angles d'incidence $i_1$ , de réflexion $i_1'$ et de réfraction $i_2$ vérifient :

$\boxed{i_1=i_1'}$ (loi de la réflexion)

$\boxed{n_1\sin i_1=n_2\sin i_2}$ (loi de la réfraction)

L'indice $n$ dépend de la longueur d'onde $\lambda$ ; la formule simplifiée de Cauchy peut-être utilisée pour la plupart des milieux transparents :

$n(\lambda)=A+\dfrac{B}{\lambda^2}$

où $A$ et $B$ sont des constantes.

Réflexion totale

Si $n_2>n_1$ , le rayon réfracté se rapproche de la normale.
Si $n_2<n_1$ , le rayon réfracté s'éloigne de la normale.
Si $i_1>i_l$ tel que $n_1\sin i_l=n_2$ , le rayon réfracté n'existe plus, c'est la réflexion totale.

Retour inverse de la lumière

Les lois de Snell-Descartes ne font pas intervenir le sens de propagation de la lumière. Un rayon lumineux se propageant dans le milieu $n_2$ avec un angle d'incidence $i_2$ est réfracté dans le milieu d'indice $n_1$ avec un angle de réfraction $i_1$ tel que $n_1\sin i_1=n_2\sin i_2$ . C'est le principe de retour inverse de la lumière.