Questions aux experts
Energie, lumière, son
Pourquoi la lumière est-elle décomposée par un prisme ?
Dans le cadre d'une préparation de séquence sur la lumière, j'ai du mal à comprendre pourquoi la lumière est décomposée par un prisme, ou une goutte d'eau, dans l'arc en ciel. J'aimerais savoir pourquoi les différentes composantes de la lumière sont diffusées selon un angle différent à l'intérieur de la goutte d'eau ou du prisme.
Wed 24/10/01 - 14:00
La lumière se propage dans le vide à la vitesse de 299 792 458 mètres par seconde et elle est ralentie dans les milieux transparents. Le rapport de la vitesse de la lumière dans le vide à la vitesse de la lumière dans un milieu transparent s'appelle l'indice de réfraction de ce milieu.
René Descartes a montré par des constructions géométriques simples que des plans d'onde parallèles incidents sur une surface transparente (un dioptre) sont réfractés, c'est-à-dire déviés. La déviation dépend de l'indice de réfraction du milieu. La relation de Descartes s'écrit sin (i) = n sin (r), où i et r sont les angles incident et réfracté respectivement et n est l'indice de réfraction.
Ceci traduit le fait que les rayons lumineux sont déviés. Pour notre problème, l'important est que l'indice de refraction, n, dépend de la fréquence des ondes. Ainsi, des ondes de différentes fréquences, c'est-à-dire de différentes couleurs, se propagent suivant des directions différentes après réfraction dans un dioptre. Le bleu est plus réfracté que le rouge.
Dans un prisme, les effets des deux faces du prisme s'ajoutent. L'arc en ciel, qui met en jeu deux réfractions et une ou plusieurs réflexions à l'intérieur d'une goutte d'eau, est plus difficile à interpréter.
A lire également : Les lois de la réflexion et de la réfraction et l'arc en ciel.