Optique Géométrique Dioptre Plan Angle limite. Réflexion totale.

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Angle limite. Réflexion totale.

Angle de réfraction limite

Supposons que la lumière se propage d'un milieu moins réfringent vers un milieu plus réfringent (n2>n1). En appliquant la formule de Descartes:

à tout rayon incident correspond donc un rayon réfracté qui se rapproche de la normale en pénétrant dans le milieu plus réfringent.

On retiendra comme règle générale:

Lorsque un rayon lumineux passe d'un milieu moins réfringent vers un milieu plus réfringent, il se rapproche de la normale au point d'incidence.

Si l'incidence est rasante, c'est-à-dire

l'angle de réfraction i2< prend une valeur particulière appelée angle de réfraction limite défini par:

L'animation suivante permet de définir l'angle limite:

lancement du didacticiel

Angle limite

Les lois de la réfraction et l'angle limite sont visualisés dans les vidéos suivantes:

lancement de la vidéo

Lois de la réfraction
(dans le verre)

lancement de la vidéo

Lois de la réfraction
(dans l'eau)

 

Réflexion totale.

Supposons maintenant que la lumière passe d'un milieu plus réfringent vers un milieu moins réfringent. Si l'on fait croître l'angle d'incidence i1depuis la valeur 0 (correspondant à l'incidence normale) l'angle de réfraction i2 croît plus vite:

i2prend la valeur extrême égale à 90° lorsque:

n'est autre que l'angle de réfraction limite.

Lorsque les rayons incidents arrivent sur le dioptre avec un angle d'incidence supérieur à l'angle limite, ils subissent une réflexion totale alors que pour une valeur inférieure à l'angle limite ils ne subissent qu'une réflexion partielle. La surface de séparation des deux milieux se comporte alors comme un miroir parfait.

On notera que quelle que soit la valeur de l'angle d'incidence sur un dioptre séparant deux milieux d'indices différents il existe toujours un rayon refléchi

Les animations suivantes permettent de définir le gradient d'indice, la réflexion partielle et totale:

lancement du didacticiel

Réflexion partielle, totale

lancement du didacticiel

Gradient d'indice

 

Le gradient d'indice est visualisé dans la vidéo suivante:

lancement de la vidéo

Gradient d'indice

 

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