Célérité des ondes électromagnétiques dans le vide et dans un milieu diélectrique

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Vitesse dans un milieu diélectrique : v = c/n. • Indice de réfraction n = c/v 1 (sans dimension). • La fréquence est invariante lors d'un changement de milieu. • Longueur d'onde dans le milieu : = _0/n. • Ordres de grandeur : eau (n 1,33, v 2,25 10^8\ m·s^-1), verre (n 1,50, v 2,00 10^8\ m·s^-1).

Le cours

1. Vitesse de propagation et indice de réfraction Dans un milieu matériel transparent et isolant (diélectrique comme le verre, l'eau, le plexiglas ou la silice d'une fibre optique), la lumière se propage à une vitesse v strictement inférieure à sa célérité c dans le vide : v = c/n • v est la vitesse de l'onde dans le milieu en mètres par seconde (m·s^-1). • c 3,00 10^8\ m·s^-1 est la célérité dans le vide. • n est l'indice de réfraction absolu du milieu (grandeur sans unité, toujours n 1). • Pour le vide : n = 1 rigoureusement ; pour l'air : n 1,0003 1 ; pour l'eau : n 1,33 ; pour le verre : n 1,50. 2. Invariance de la fréquence et contraction spatiale Lorsqu'une onde électromagnétique change de milieu de propagation : • La fréquence reste strictement constante (imposée par l'oscillateur source). • La longueur d'onde est contractée dans le milieu : = v/ = c/n = _0/n. 3. Milieu dispersif Dans un milieu dispersif (comme le prisme en verre), l'indice de réfraction n() dépend de la longueur d'onde. Les composantes spectrales se propagent à des vitesses différentes, ce qui provoque la décomposition de la lumière blanche.

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