Aspects qualitatifs
Description du phénomène
Le phénomène de réfraction se produit lorsque la lumière change de milieu de propagation. Cela engendre des déformations, telles qu'un aspect de tige brisée comme le montre la photographie ci-contre.
Sur la photographie ci-dessus la lumière se propage de la droite vers la gauche et du haut vers le bas. Le rayon est initialement dans l'air et pénètre dans l'eau en changeant de direction.
On dispose de deux éléments géométriques pour décrire et étudier la réfraction de la lumière :
La surface de séparation : interface entre les deux milieux de propagation.
Le point d'incidence : point où le rayon lumineux frappe la surface de séparation entre les deux milieux.
La droite normale ou normale : droite perpendiculaire à la surface de séparation au niveau du point d'incidence.
Toutes les directions des rayons lumineux sont repérées par rapport à la droite normale.
Le rayon incident[1] fait un angle i1 avec la droite normale : c'est l'angle d'incidence.
Le changement de direction est notable au niveau du point d'incidence. L'angle de réfraction i2 est l'angle que fait le rayon réfracté[2] par rapport à la droite normale.
Une courte expérience pour illustrer le phénomène de réfraction
L'expérience ci-dessous met en évidence le phénomène de réfraction.
Une pièce initialement masquée apparaît progressivement lorsqu'on verse de l'eau dans le verre.
Complément : Tracé des rayons lumineux expliquant l'influence de l'eau sur la visibilité de la pièce
En l'absence d'eau, aucun rayon lumineux partant du bord de la pièce ne peut atteindre l’œil.
Ils sont interceptés par le bord du verre.
En présence d'eau, le bord de la pièce devient visible.
Le tracé des rayons lumineux montre que la lumière est nécessairement déviée lorsqu'elle passe de l'eau à l'air pour que la pièce soit visible.
