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

 

LOI OPTIQUE du PHÉNOMÈNE de RÉFRACTION

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

n*1 / n*2 = sin θ2 / sinθ1       et   n*1 / n*2 = v2 / v1

où n*1, n*2 sont les indices absolus de réfraction des milieux incident 1 et de

réfraction 2

θ1, θ2 les 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  v2 (m/s) sont les vitesses de phase (célérités) des milieux incident et de réfraction

 

INDICE (absolu) de RÉFRACTION

C'est  n*a = c / v2   

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

v2 est la vitesse de la lumière dans le milieu en cause

 

PROFONDEUR OPTIQUE

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

lp = ∫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

Quand un rayon lumineux, allant d'un objet vers un œil observateur, traverse diverses couches d'air dont les températures sont différentes, il est dévié par suite du changement de valeur de l'indice de réfraction défini ci-dessus

L'image ne se forme donc plus selon l'habituelle ligne droite et la nouvelle image est dite "mirage"

Si l'air est plus chaud côté sol que plus haut (côté ciel), on a affaire à un mirage chaud 

où l'image est vue 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 l'air est plus chaud (côté ciel) que 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 on a un mirage"fata morgana"

(indice doublement variable)

 

LOIS CONCERNANT l'ENERGIE de la RÉFRACTION

à voir chapitres Rayonnements (absorption)

 

POLARISATION (ROTATION SPÉCIFIQUE)

Pour 1 lumière polarisée, dans une solution liquide   θ / l = K.B’

avec K(dimensionnel)= constante caractéristique du soluté

θ?/ l (rad/m)= rotation spécifique de la lumière polarisée

l(m)= épaisseur traversée

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

 

RÉFRINGENCE

C'est la qualité d'un matériau transparent à la lumière et qui dévie les rayons qu'il reçoit.

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

Pour la biréfringence, voir chapitre spécial

 

REFRACTIVITE voir chapitre spécial