Propagation de la lumière dans un milieu transparent
Fondamental :
Lorsque la lumière pénètre dans un milieu transparent, sa fréquence reste inchangée. Cependant, sa célérité sera modifiée et par voie de conséquence sa longueur d'onde aussi
Indice de réfraction
La célérité d'une onde se propage dans un milieu transparent avec une célérité v inférieure à la célérité dans le vide c : C'est une caractéristique du milieu transparent.
Définition :
L'indice de réfraction d'un milieu transparent est défini comme le rapport entre sa célérité dans le vide et sa célérité dans le milieu. C'est un nombre sans unité supérieur à 1.
Exemple :
L'indice de réfraction de l'air est égal à 1,00014 (pour n'importe quelle fréquence visible) : On peut considérer que la célérité de la lumière dans l'air est très proche de c.
L'indice de réfraction dans l'eau (pour le jaune) est égal à 1,33 (à 20°C).
L'indice de réfraction dans le verre ordinaire (pour le jaune) est égal à 1,5.
L'indice de réfraction dans le diamant (pour le jaune) est égal à 2,418.
Milieux dispersif et non dispersif
Rappel :
Un milieu est dit dispersif si la célérité d'une onde dans ce milieu dépend de sa fréquence.
Dans un milieu non dispersif, la célérité d'une onde ne dépend pas de sa fréquence : l'indice du milieu est donc le même pour toutes les couleurs. C'est pratiquement le cas de l'air.
Dans un milieu dispersif, la célérité (donc l'indice du milieu) dépend de la fréquence. Chaque couleur sera donc déviée de manière différent lors d'un changement de milieu : c'est le phénomène de dispersion.
Ce phénomène permet d'expliquer l'apparition d'un arc-en-ciel (l'eau est un milieu dispersif pour la lumière) ou la décomposition de la lumière blanche par un prisme.
Exemple pour un prisme : indice du verre pour le violet 1,540 et pour le rouge 1,521. En utilisant la loi de Snell-Descartes : n1.sin i1 = n2.sin i2 on peut mettre en évidence la différence de déviation entre deux couleurs. |  prisme |
