Transcript II. Dispersion de la lumière par un

II. Dispersion de la lumière par un
prisme
1)- Expérience de Newton
(1642 – 1727).
a) Le montage
b) Observations
•la lumière est déviée par
le prisme
•le faisceau qui émerge
du prisme est étalé et
présente les différentes
couleurs de l’arc-en-ciel
(une infinité de couleurs
du rouge au violet)
•La lumière violette est
plus déviée que la lumière
rouge.
b) Observations
c) Interprétation
La lumière subit deux réfractions
successives
 Le prisme réfracte la lumière de façon
différente selon la couleur de la lumière
colorées (radiations lumineuses)
 La lumière blanche est constituées d’une
infinité de couleurs

d) conclusion





Le prisme dévie et décompose la lumière
blanche en lumières colorées du rouge au
violet.
C'est le phénomène de dispersion.
L'ensemble des couleurs obtenues constitue le
spectre de la lumière blanche.
Le spectre est continu du rouge au violet.
La lumière blanche est constituée d’une
infinité de couleurs ou radiations : c’est une
lumière polychromatique.
e) Un exemple de dispersion de la
lumière
Explication
Le rayon vert
Le rayon vert
III. Dispersion de la lumière d’une
source laser par un prisme

a) Montage
II. Dispersion de la lumière d’une
source laser par un prisme
b) Observations
 On observe qu’une tâche rouge

III. Dispersion de la lumière d’une
source laser par un prisme
b) Conclusion
 La lumière produite par un laser n’est
pas décomposable
 La lumière produite par un laser est
monochromatique: elle ne renferme
qu’une seule lumière colorée (une seule
radiation lumineuse)

III Dispersion de la lumière avec un
réseau de diffraction

Un réseau de
diffraction est un
film plastique
transparent sur
lequel sont gravés
des un très grand
nombre de traits
parallèles très fins
(invisibles à l’œil
nu)
a) Le montage
fente
Lampe
à
incandescence
réseau
écran
b) Observations
b) Observations
Les radiations sont déviées différemment
de part et d’autre de la direction initiale
et selon leur couleurs
 On observe des spectres continus
disposés symétriquement par rapport à
la direction initiale de la lumière blanche
 Les radiations rouges sont plus déviées
que les radiations violettes

III Dispersion de la lumière avec un
réseau de diffraction
IV Longueur d’onde d’une
radiation lumineuse

a) Nature de la lumière
La lumière peut être considérée
comme une onde
Quand elle se propage ce sont les
propriétés électriques et magnétiques du
milieux qui sont affectées
La lumière peut être considérée
comme une onde électromagnétique
IV Longueur d’onde d’une
radiation lumineuse

b) Radiation et longueur d’onde
- Une lumière monochromatique ne peut
être décomposée par un prisme.
- Une lumière monochromatique est
une radiation lumineuse
- une radiation lumineuse est
caractérisée par sa longueur d’onde dans le
vide
IV Longueur d’onde d’une
radiation lumineuse

c) Définition:
La longueur d’onde d’une radiation
lumineuse est caractérisée par une
grandeur appelée longueur d’onde qui
s’exprime en m ou nm
Elle est notée l0
IV Longueur d’onde d’une
radiation lumineuse

d) Exemple:
- Le laser rouge utilisé au lycée est une
radiation de longueur d’onde
l = 633 nm
c’est une lumière monochromatique
- Une lumière polychromatique est un
mélange de plusieurs radiations elle est
caractérisée par une plage de longueur
d’onde
Longueurs d’ondes des couleurs
perçues par l’œil humain
V Domaine visible pour l’œil
humain

L’œil humain n’est sensible qu’aux
radiations dont les longueurs d’onde sont
comprises entre 400 nm et 800 nm.
400 nm  l0 800 nm
Domaine visible d’une abeille
VI Les radiations invisibles à l’œil
humain
Spectre électromagnétique
Au-delà des radiations rouges
l  800 nm

-
Les infrarouges (800 nm  l  1 mm)
Utilisé dans certaines télécommandes
Utilisé dans certains appareils de
chauffage
En deçà des radiations violettes
l < 400 nm

Les radiations ultraviolettes
- responsables du bronzages
-mais aussi des cancers de la peau
- utilisée pour révéler certains
chromatogrammes
-
le spectre électromagnétique

Les radiations invisibles à l’œil humain
sont de la même nature que la lumière
visible …
VI Pourquoi un prisme
disperse-t-il la lumière ?

Un exemple simple
VI Pourquoi un prisme
disperse-t-il la lumière ?
n

Un fabricant de prisme en « verre flint »
fournit la courbe d’étalonnage donnant
les variations de l’indice n en fonction de
la longueur d’onde l de la radiation
incidente
l
Limite du spectre
visible
L’indice réfractions
Dépend de la longueur
d’onde et donc de la
couleur
L’indice réfractions de la
radiation violette
nVi = 1,68
L’indice réfractions de la
radiation Rouge
nR= 1,63
Réfraction du rayon violet
n1 x sin i1 = n2 x sin i2
devient
nvi x sin i1
= nair x sin i2vi
1,68
sin i2vi =
x sin 30°
= 0,84
1,0
=57°
i2vi = 57°
air
verre
air
=55°
Réfraction du rayon Rouge
n1 x sin i1 = n2 x sin i2
devient
nR x sin i1
sin i2R =
= nair x sin i2R
1,63
x sin 30°
= 0,82
1,0
i2R = 55°
Deuxième réfraction
VI Pourquoi un prisme
disperse-t-il la lumière ?

Un prisme disperse la lumière
- car il réfracte les radiations lumineuses de
façon différente selon leur longueur d’onde
- l’indice de réfraction du matériaux varie selon
la longueur d’onde des radiations
- Un milieu transparent est dit dispersif quand
l’indice de ce milieu varie en fonction de la
longueur d’onde des radiations lumineuse