Réfraction, réflexion totale et lentilles

Ce qu’elle montre

Quand la lumière passe d'un milieu à un autre, sa vitesse change et le rayon est dévié. La loi de Snell-Descartes, n₁·sin i = n₂·sin r, donne l'angle de réfraction. Si la lumière va vers un indice plus faible et que l'angle d'incidence dépasse l'angle limite, tel que sin i_c = n₂/n₁, il n'y a plus de rayon réfracté et toute la lumière est réfléchie : c'est la réflexion totale. Le second panneau utilise trois rayons particuliers et la relation de conjugaison 1/f = 1/d + 1/d′ pour placer l'image donnée par une lentille convergente ou divergente et la décrire : réelle ou virtuelle, renversée ou droite, agrandie ou réduite.

Mode d’emploi

Dans le panneau de réfraction, faites glisser la source lumineuse rouge pour changer l'angle d'incidence et lisez r dans la ligne d'équations. Cliquez sur Échanger n₁ ↔ n₂ pour que la lumière sorte du milieu le plus réfringent, puis augmentez i au-delà de l'angle limite. Dans le panneau de la lentille, faites glisser la flèche objet vers la lentille et observez l'image changer quand la distance passe 2f puis f. Cliquez sur Changer de lentille pour comparer avec une lentille divergente.

Paramètres modifiables

• Indice de réfraction du milieu d'incidence n₁ 1–2,5
• Indice de réfraction du milieu de réfraction n₂ 1–2,5
• Angle d'incidence i 0–89 °
• Type de lentille Lentille convergente, Lentille divergente
• Distance focale f 5–30 cm
• Distance objet–lentille d 3–60 cm

Questions à explorer

1. Pourquoi la réflexion totale est-elle impossible quand la lumière passe de l'air à l'eau ?
2. Quelle image une lentille convergente donne-t-elle d'un objet placé à d = 2f ?
3. Une lentille divergente peut-elle donner une image réelle d'un objet réel ?