3.3 - Propagation des ondes lumineuses

— Définition —

Dispersion de la lumière polychromatique

Phénomène de séparation des radiations qui composent cette lumière.

— Définition —

Distance focale

Distance entre le centre optique O et chacun des foyers.

— Définition —

Lentille mince convergente

Objet transparent de forme circulaire dont l'épaisseur est plus importante au centre que sur les bords.

— Définition —

Milieu dispersif

Milieu dont l'indice de dépend de la longueur d'onde de la lumière, permettant ainsi la décomposition de la lumière blanche en ses différentes couleurs.

— Définition —

Réflexion

Phénomène par lequel un rayon lumineux se renvoie dans le même milieu lorsqu'il rencontre une surface réfléchissante.

— Définition —

Réfraction

Phénomène par lequel un rayon lumineux change de direction lorsqu'il passe d'un milieu à un autre avec une densité différente.

— Formule —

Distance focale

f = distance focale

OF = distance entre le centre optique et le foyer objet

OF' = distance entre le centre optique et le foyer image

— Formule —

Loi Snell-Descartes pour la réflexion

i₁ = angle d'incidence

r = angle de réflexion

— Formule —

Loi Snell-Descartes pour la réfraction

n₁ = indice de réfraction du 1er milieu

n₂​ = indice de réfraction du 2ème milieu

i₁ = angle d'incidence

i₂​ = angle de réfraction

— Formule —

Indice de réfraction

n : indice de réfraction (sans unité)

c : célérité de la lumière dans le vide → c = 3,00 × 10⁸ m.s⁻¹

v : célérité de la lumière dans le milieu transparent (m.s⁻¹)

— Formule —

Grandissement

γ : Grandissement (sans unité)

OA et OA' (même unité)

AB et AB' (même unité)

Comment se propagent les ondes lumineuses ?

• La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène et transparent.

• Lorsqu'elle change de milieu de propagation, la lumière peut subir :

→ une réflexion : le rayon repart dans le milieu initia

→ une réfraction : changement de direction de propagation

Quelle est le principe de la 1ère loi de Snell-Descartes ?

Le rayon incident, le rayon réfracté, le rayon réfléchi et la normale sont dans le même plan.

Quelle est le principe de la 2ème loi de Snell-Descartes ?

→ Réflexion :

i₁= r

→ Réfraction :

n₁⋅sin(i₁)=n₂​⋅sin(i₂​)

n₁ et n₂ sont des indices de réfraction

Comment décompose-t-on la lumière blanche ?

• Pour décomposer la lumière blanche, on utilise un milieu dispersif, comme un prisme

• L'image de cette décomposition des couleurs sur un écran s'appelle le spectre de la lumière.

Quelles sont les caractéristiques d'une lentille mince convergente ?

• Une lentille mince convergente fait converger les rayons lumineux qui la traversent.

• Elle est caractérisée par :

→ son centre optique O par lequel passe l'axe optique de la lentille Δ

→ son foyer image F′

→ son foyer objet F

La distance focale

Comment détermine-t-on l'image d'un objet ?

Pour déterminer l'image d'un objet par une lentille convergente, on peut tracer 3 rayons particuliers :

→ le rayon passant par le centre optique O ne subit aucune déviation

→ le rayon arrivant parallèlement à l'axe optique émerge de la lentille en passant par le foyer image F′

→ le rayon passant par le foyer objet F émerge parallèlement à l'axe optique.

Quel est le lien entre le grandissement et l'image de l'objet ?

• Il influence le sens :

Si γ < 0 alors l'image est renversée.

Si γ > 0 alors l'image est droite.

• Il influence la taille :

Si ∣γ∣ > 1 alors l'image est agrandie

Si ∣γ∣ < 1 alors l'image est réduite

Comment modélise-t-on l'œil humain en laboratoire ?

L'œil est un système optique complexe qui peut se modéliser à l'aide de matériel simple de laboratoire :

→ Diaphragme = Iris

→ Lentille convergente = Cristallin

→ Écran = Rétine