Réflexion et réfraction

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Rayon lumineux

Dans un milieu homogène et isotrope, la lumière se propage en ligne droite.

Le rayon lumineux est une droite qui ne fait que représenter le trajet rectiligne suivi par la lumière dans un milieu homogène et isotrope.

Un rayon n'affecte pas les autres.

Deux rayons additionnent leurs intensités.

Lois de Snell-Descartes

Que se passe-t'il à l'interface entre 2 milieux ?

A l'interface de 2 milieux d'indices différents (dioptre), un rayon lumineux donne généralement naissance à un rayon réfléchi et à un rayon réfracté, ou transmis, situés dans le plan d'incidence (rayon incident, normale au dioptre en I).

L'angle d'incidence $i_1$ entre le rayon incident et la normale au dioptre est égale à l'angle de réflexion $i_1\text{'}$ entre le rayon réfléchi et la normale :

$$\begin{array}{|c|}\hline i_1=i_1\text{'}\\ \hline\end{array}$$

L'angle d'incidence $i_1$ et l'angle de réfraction $i_2$ entre le rayon réfracté et la normale sont liés par :

$$\begin{array}{|c|}\hline n_1\sin i_1=n_2\sin i_2\\ \hline\end{array}$$

L'indice n dépend de la longueur d'onde; la formule simplifié de Cauchy peut-être utilisé pour la plupart des milieux transparents :

$$n\left(\lambda \right)=A+{\displaystyle \frac{B}{{\lambda }^2}}$$

Réflexion totale

si $n_2>n_1$ le rayon réfracté se rapproche de la normale; il existe toujours.

si $n_2<n_1$ le rayon réfracté s'éloigne de la normale; il n'existe pas toujours.

En effet si $i_1>i_l$ tel que

$$n_1\sin i_l=n_2$$

il y a réflexion totale.

Retour inverse de la lumière

Les lois de Descartes ne font pas intervenir le sens de propagation de la lumière.

Un rayon lumineux se propageant dans le milieu $n_2$ avec un angle d'incidence $i_2$ est réfracté dans le milieu d'indice $n_1$ avec un angle de réfraction $i_1$ tel que $\begin{array}{c}{n}_1\sin i_1=n_2\sin i_2\end{array}$ . C'est le principe de retour inverse de la lumière.