EXAMEN OPTIQUE GÉOMÉTRIQUE ET RADIOACTIVITÉ
1.1 Nature de la lumière
La question de la nature de la lumière fut probablement l’une des interrogations les plus fécondes en physique : elle est, en quelque sorte, à l’origine des théories géométrique, ondulatoire, électromagnétique, relativiste et quantique de la lumière.
Lois de Snell-Descartes
Réflexion
Lorsqu’un rayon arrive à l’interface entre deux milieux isotropes et homogènes diérents, il donne naissance à un rayon réfléchi et à un rayon transmis (réfracté). On distingue deux types de réflexion : • La réflexion diuse est produite par une surface irrégulière. Elle ne produit pas d’image discernable. C’est cependant cette sorte de réflexion qui nous permet de voir le monde qui nous entoure.
• La réflexion spéculaire est produite par une surface très lisse (ex. : miroir ou surface d’eau très calme). Elle produit une image discernable d’un objet.
Lois de la réflexion
1. Le rayon réfléchi est dans le plan d’incidence. On définit alors l’angle de réflexion i'1.
2. Le rayon réfléchi est symétrique du rayon incident par rapport à la normale : i1 = i'1 ¸
Réfraction
La réfraction est la déviation de la lumière lorsqu’elle traverse l’interface entre deux milieux transparents d’indices optiques différents
Lois de la réfraction
1. Le rayon réfracté est dans le plan d’incidence. On définit alors l’angle de réfraction i2.
2. Le rayon réfracté est tel que :
n1 sin i1 = n2 sin i2
Sources de lumière
On distingue usuellement les sources primaires qui sont des sources autonomes de lumière (comme par
exemple le soleil, une lampe, une flamme etc.) des sources secondaires qui renvoient la lumière par réflexion,
direction
ou diffusion
(comme par exemple la lune, la plupart des objets de notre environnement, etc.).
L’optique géométrique s’intéressant au trajet de la lumière, la nature de la source n’a pas d’importance.
Une source de lumière peut se décomposer en une infinité de sources ponctuelles émettant des rayons
lumineux, a priori, dans toutes les directions de l’espace.
-Un miroir est formé d’une surface réfléchissante imposant à la lumière un changement de sens de propagation. Ainsi, un rayon arrivant sur la surface d’un miroir, qu’il soit plan ou sphérique, avec un angle i1 par rapport à la normale repartira dans le sens opposé avec un angle i2 = −i1. On peut retrouver cette égalité à partir la loi de Snell-Descartes et en posant n2 = −n1, le changement de signe provenant du changement de sens de parcours de la lumière.
-Une loupe (appelée lentille de main dans des contextes de laboratoire) est une lentille convexe qui est utilisée pour produire une image agrandie d'un objet.
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