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La lumière se propage de manière rectiligne à travers différents milieux, obéissant aux lois de Snell-Descartes pour la réflexion et la réfraction. Les lentilles convergentes et divergentes jouent un rôle crucial dans la formation d'images, notamment dans l'œil humain. La lumière blanche est polychromatique, composée d'un spectre continu de couleurs, tandis que les spectres de raies sont caractéristiques des éléments chimiques.

• La propagation rectiligne de la lumière est fondamentale en optique géométrique
• Les lois de Snell-Descartes régissent la réflexion et la réfraction à l'interface entre deux milieux
• Les lentilles convergentes et divergentes modifient le trajet des rayons lumineux
• La lumière blanche est composée d'un spectre continu de couleurs
• L'œil humain fonctionne sur le principe d'une lentille convergente (cristallin) formant une image sur la rétine

14/10/2022

395

Propagation rectiligne de la lumière et lois de Snell-Descartes

La propagation rectiligne de la lumière est un principe fondamental en optique géométrique. Dans un milieu homogène, la lumière se propage en ligne droite, ce qui permet de représenter son trajet par des rayons lumineux.

Définition: L'indice de réfraction d'un milieu est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et sa vitesse dans ce milieu.

Les lois de Snell-Descartes décrivent le comportement de la lumière à l'interface entre deux milieux d'indices de réfraction différents. Ces lois s'appliquent à deux phénomènes optiques importants :

  1. La réflexion : Le rayon incident, le rayon réfléchi et la normale à la surface sont dans le même plan, appelé plan d'incidence. L'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion.

  2. La réfraction : Le rayon incident, le rayon réfracté et la normale sont également dans le plan d'incidence. La relation entre les angles d'incidence et de réfraction est donnée par la formule :

Formule: n₁ × sin i₁ = n₂ × sin i₂

où n₁ et n₂ sont les indices de réfraction des milieux 1 et 2, et i₁ et i₂ sont respectivement les angles d'incidence et de réfraction.

Highlight: La vitesse de la lumière dans le vide est une constante fondamentale en physique, égale à c = 3,00 × 10⁸ m/s.

propagation rectiligne de Pa Pumière ५० 2° source 'milieu = P.H indice de réfraction dans un C vide air C milieu rayon Pumineux V >.-__ \ >

Construction d'une image par une lentille mince convergente et modèle de l'œil

La construction de l'image d'un objet par une lentille convergente suit des règles géométriques précises. Cette construction est essentielle pour comprendre le fonctionnement de nombreux instruments optiques, y compris l'œil humain.

Définition: Une lentille mince convergente est un dispositif optique qui fait converger les rayons lumineux parallèles à l'axe optique en un point appelé foyer image.

Le modèle de l'œil humain est souvent comparé à un système optique composé d'une lentille convergente. Dans ce modèle :

  • L'iris joue le rôle de diaphragme, contrôlant la quantité de lumière entrant dans l'œil.
  • Le cristallin agit comme une lentille convergente dont la courbure peut être ajustée pour la mise au point.
  • La rétine sert d'écran sur lequel se forme l'image.

Highlight: Le cristallin de l'œil joue le rôle d'une lentille convergente à focale variable, permettant l'accommodation pour voir net à différentes distances.

La construction de l'image dans l'œil suit les mêmes principes que pour une lentille convergente classique. Les rayons lumineux provenant d'un objet sont réfractés par le cristallin pour former une image nette sur la rétine.

Exemple: Dans un œil normal, l'image d'un objet éloigné se forme exactement sur la rétine lorsque le cristallin est au repos.

Cette analogie entre l'œil et un système optique simple permet de comprendre et de corriger certains défauts de vision, comme la myopie ou l'hypermétropie, en utilisant des lentilles correctrices appropriées.

propagation rectiligne de Pa Pumière ५० 2° source 'milieu = P.H indice de réfraction dans un C vide air C milieu rayon Pumineux V >.-__ \ >

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Spectres lumineux et lentilles

La lumière blanche est polychromatique, c'est-à-dire qu'elle est composée d'une infinité de lumières colorées. Le spectre de la lumière blanche peut être observé lorsqu'elle est décomposée, par exemple par un prisme.

Exemple: Le spectre continu de la lumière blanche comprend toutes les couleurs de l'arc-en-ciel, du rouge au violet.

Il existe deux types principaux de spectres lumineux :

  1. Les spectres continus : Ils dépendent de la température de la source lumineuse.
  2. Les spectres de raies : Ils sont caractéristiques d'une entité chimique et sont obtenus à partir de lampes à vapeur atomiques.

Les lentilles sont des dispositifs optiques qui modifient le trajet des rayons lumineux. Une lentille convergente fait converger les rayons parallèles à l'axe optique en un point appelé foyer image.

Vocabulaire: Le foyer objet d'une lentille est le point duquel les rayons émergent parallèles à l'axe optique après avoir traversé la lentille.

L'indice de réfraction d'un matériau dépend de la longueur d'onde de la lumière qui le traverse. Ce phénomène explique la dispersion de la lumière blanche par un prisme.

Highlight: La longueur d'onde dans le vide caractérise un rayonnement monochromatique.

propagation rectiligne de Pa Pumière ५० 2° source 'milieu = P.H indice de réfraction dans un C vide air C milieu rayon Pumineux V >.-__ \ >

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  1. Les spectres continus : Ils dépendent de la température de la source lumineuse.
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