Réflexion et réfraction des ondes de classe de 1ère

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Réflexion : angle réfléchi égal à l'angle incident, r = i_1. • Réfraction : loi de Snell-Descartes n_1 (i_1) = n_2 (i_2). • Indice optique : n = c/v 1. • Condition de réflexion totale : milieu plus réfringent vers moins réfringent (n_1 > n_2) et angle i_1 > i_lim avec (i_lim) = n_2/n_1.

Le cours

1. Lois de Snell-Descartes pour les ondes Lorsqu'une onde lumineuse ou ultrasonore atteint l'interface séparant deux milieux d'indices de réfraction n_1 et n_2, une partie de l'onde est renvoyée dans le milieu initial (onde réfléchie) et une partie pénètre dans le second milieu avec changement de direction (onde réfractée). • Les angles d'incidence i_1, de réflexion r et de réfraction i_2 sont toujours mesurés par rapport à la normale à l'interface. • Loi de la réflexion : r = i_1. • Loi de la réfraction : n_1 (i_1) = n_2 (i_2). • L'indice de réfraction d'un milieu optique est défini par n = c/v 1, où c est la vitesse de la lumière dans le vide et v sa vitesse dans le milieu. Milieu 1 (indice n₁) Milieu 2 (indice n₂) Normale Incident (i₁) Réfléchi (r) Réfracté (i₂) 2. Réflexion totale interne Lorsque l'onde se propage d'un milieu plus réfringent vers un milieu moins réfringent (n_1 > n_2), le rayon réfracté s'écarte de la normale (i_2 > i_1). L'angle de réfraction atteint sa limite maximale i_2 = 90^ pour un angle d'incidence particulier appelé angle limite (ou angle critique) i_lim : (i_lim) = n_2/n_1 Pour tout angle d'incidence supérieur à l'angle limite (i_1 > i_lim), il n'existe plus d'onde réfractée : toute l'énergie est intégralement réfléchie dans le premier milieu. Ce phénomène fondamental est à la base du guidage de la lumière dans les fibres optiques. 3. Piège de repérage des angles Sur les schémas techniques industriels, l'inclinaison d'un rayon est souvent cotée par rapport à la surface du matériau (angle d'attaque ou angle de rasance ). Il faut impérativement calculer l'angle avec la normale i_1 = 90^ - avant d'appliquer les formules de Snell-Descartes.

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