RéFRACTION

-réfraction

La réfraction (qui n'est pas une grandeur, mais un terme générique) représente l’absorption d’un rayon provenant d'un milieu incident et entrant dans un autre milieu récepteur (dit réfringent).

L’onde change de direction en fonction des caractéristiques de ce nouveau milieu, dès qu'elle heurte l'interface en le pénétrant

Un cas particulier de réfraction est la Dispersion

 

La LOI OPTIQUE du PHÉNOMÈNE de RÉFRACTION

est la loi de Descartes-Snell qui mesure la conséquence du changement de milieu sur le chemin d’un rayon

n*/ n*= sin θ/ sinθ1       et   n*/ n*= v/ v1

où n*1, n*sont les indices absolus de réfraction des milieux incident 1 et de

réfraction 2

θ1, θles angles plans (incident et réfracté) du rayon lumineux (par rapport à la

normale) -ils sont coplanaires-

L'angle de réfraction est l'angle entre le rayon réfracté et la normale du point de contact du

dioptre délimitant le nouveau milieu

v1  v(m/s) sont les vitesses de phase (célérités) des milieux incident et de réfraction

 

L'INDICE (absolu) de RÉFRACTION

est une caractéristique du milieu dans lequel circule la lumière, servant à calculer les variations directionnelles de la lumière

n*= c / v2   

n*est l'indice de réfraction d'un corps transparent

c est la vitesse de la lumière dans le vide (constante d'Einstein)

vest la vitesse de la lumière dans le corps en cause

 

La PROFONDEUR OPTIQUE

est la distance (profondeur) de pénétration d'un rayonnement dans le milieu où il évolue

l= ∫0éJb. dl

avec lp(m)= profondeur optique (différente de la profondeur de champ)

é(m)= épaisseur totale du milieu

Jb (m-1)= coefficient d'atténuation linéique

l(m)= position dans le milieu

 

CAS D'UN RAYON LUMINEUX DANS L'ATMOSPHÈRE

Si l'indice de réfraction est fonction de l'altitude du lieu , on a la loi de Bouguer déjà vue en absorption des rayons lumineux

n*. lr.sinθ = constante

n* (nombre)= indice variable

θ(rad)= angle d’arrivée des rayons par rapport à la normale du récepteur

lr (m)= distance du point de la trajectoire du rayon

Nota : si lr est constant, la trajectoire est une spirale logarithmique

 

MIRAGE

Un rayon lumineux, allant d'un objet vers un œil observateur, peut être amené à traverser plusieurs couches d'air dont les températures sont différentes, Il va donc subir un certain nombre de réfractions, puisque chaque couche nouvelle a un indice de réfraction différent de la précédente.L'image ne voyage donc plus selon l'habituelle ligne droite et sa position est déplacée, selon un phénomène nommé "mirage"

Si une couche d'air est plus chaude(côté sol) que celle située plus haut (côté ciel), on a affaire à un mirage chaud  où l'image est perçue sous le niveau du sol et cette image est inversée, car la différence d'indice est plus marquée pour la partie haute de l'objet observé que pour sa partie basse

Si une couche d'air est plus chaude(côté ciel) que celle située plus bas (côté sol)

on a affaire à un mirage froid  où l'image est vue au-dessus du niveau du sol et cette image n'est pas inversée, car la différence d'indice est moins marquée pour la partie haute de l'objet observé que pour sa partie basse

Si les 2 phénomènes ci-dessus se conjuguent (températures alternées) on a un mirage"fata morgana"(indice doublement variable)

 

Les LOIS CONCERNANT l'ENERGIE de la RÉFRACTION

sont à voir chapitre Rayonnement (absorption)

 

La POLARISATION (ou ROTATION SPÉCIFIQUE)

est l'orientation du vecteur d'une onde par rapport à la direction de son élongation.

Pour 1 lumière polarisée circulant dans une solution liquide, on a

θ / l = K.B’   avec θ/ l (rad/m)= rotation spécifique de la lumière polarisée

K(dimensionnel)= constante caractéristique du soluté

l(m)= épaisseur traversée

B’(mol/m3)= concentration de quantité de matière volumique (molaire volumique) du soluté

 

La REFRACTIVITE voir chapitre spécial

est la qualité d'un corps  transparent montrant sa possibilité de dévier un rayon lumineux qui y pénètre. La réfringence est la déviation elle-même.

Plus son indice de réfraction est élevé, plus il est réfringent, et plus le rayon dévié fait un angle petit par rapport à la normale du point d'impact

Pour la biréfringence, voir chapitre spécial

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