Indice de réfraction est grandeur physique sans dimension qui mesure la réduction de vitesse de la lumière lorsqu'il est transmis par certains support optique transparent. La capacité de réduire la vitesse de la lumière est appelée réfringence.
Ils existent deux types d'indice de réfraction: l'absolu et le relatif. O indice de réfraction absolu, dont la plus petite valeur possible est 1, est calculé par le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans tout autre milieu. O indice de réfraction relatif, à son tour, est déterminé par le rapport entre la vitesse de la lumière dans deux milieux autres que le vide, qui peut être inférieur à 1.
Un indice de réfraction égal à 1 indique que, dans le milieu dans lequel elle se propage, la lumière voyage à la même vitesse qu'elle voyagerait dans le vide. Un indice de réfraction égal à 2, par exemple, indique que, dans le vide, la lumière se propagerait deux fois plus vite que dans un milieu dont l'indice de réfraction est égal à 2.
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Indice de réfraction absolu et relatif
O Indice deréfractionabsolu est calculé par le rapport de la vitesse de la lumière dans le vide, dont le symbole est ç et qui a une valeur approximativement égale à 3,0.108 Mme (299 792 458 m/s) et la vitesse de la lumière dans un asseztransparent et homogène tout, symbolisé par la lettre v :
non - indice de réfraction
ç – vitesse de la lumière dans le vide (3.0.108 Mme)
v – vitesse de la lumière au milieu
La formule ci-dessus indique qu'il n'y a aucun moyen de réfraction valeur inférieure à 1, puisque le milieu dans lequel la lumière est capable de se déplacer avec une plus grande vitesse est le vide lui-même.
O indice de réfraction relatif est calculé par le rapport entre les indices de réfraction absolus de deux milieux optiques, 1 et 2, lorsqu'ils sont traversés par un faisceau lumineux. Un tel indice peut être calculé selon ce qui est montré dans la figure suivante. Voir:
non1,2 – indice de réfraction du milieu 1 par rapport au milieu 2
v1 et toi2– vitesse de la lumière sur les supports 1 et 2
indice de réfraction et longueur d'onde
O indice de réfraction d'un support optique dépend de la longueurdansvague de la lumière qui la traverse. Ce phénomène est connu sous le nom dispersion chromatique. C'est pour cette raison que, lors du passage à travers un prisme ou une goutte d'eau, la lumière blanche, qui est formée par la combinaison de tous couleurs visibles (c'est pourquoi on peut l'appeler polychrome), il subit une dispersion, ce qui nous permet d'observer la séparation des couleurs du spectre visible.
L'indice de réfraction est inversement proportionnel la longueur d'onde de la lumière, donc plus la longueur d'onde de la lumière est courte, plus l'indice de réfraction de la lumière est élevé pour un milieu donné. Par conséquent, l'indice de réfraction d'un même milieu sera plus élevé pour la lumière violette que pour la lumière rouge, par exemple.
indice de réfraction et température
L'indice de réfraction a une relation avec le Température au milieu, mais cela ne signifie pas qu'il change à cause des changements de température, mais à cause des changements de densité. Cette relation entre l'indice de réfraction et la température est ce qui provoque la formation de distorsions et mirage au-dessus de surfaces chauffées, telles que l'asphalte ou le capot d'un véhicule par une journée très chaude, car le réchauffement de l'air provoque son dilatation. De cette façon, sa densité diminue, ainsi que son indice de réfraction.
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Tableau des indices de réfraction
Le tableau suivant présente quelques indices de réfraction de matériaux connus.
Exercices résolus sur l'indice de réfraction
Question 1 - (UFPR) Un milieu donné a un indice de réfraction n1. Un autre milieu a un indice de réfraction n2. Vérifiez l'alternative qui exprime correctement la relation entre les modules des vitesses de la lumière dans les deux médias, lorsque n2 = 2n1.
un V2 = 4v1
b) v2 = 2v1
CV2 = v1
d) v2 = v1/2
e) v2 = v1/4
Modèle: lettre D.
Résolution:
Puisque l'indice de réfraction du milieu 2 est le double de l'indice de réfraction du milieu, il faut comprendre que la vitesse de propagation de la lumière en milieu 2 est deux fois inférieure à cette même vitesse en milieu 1.
Question 2 - (oreille) Considérant les vitesses de propagation de la lumière dans deux milieux homogènes et distincts, respectivement égaux à 200 000 km/s et 120 000 km/s, déterminer l'indice de réfraction relatif du premier milieu au second. Considérons la vitesse de la lumière dans le vide égale à 300 000 km/s.
a) 0,6
b) 1,0
c) 1,6
d) 1.7
Modèle: lettre a.
Résolution:
Pour résoudre la question, il suffit de diviser les vitesses de propagation de la lumière dans les deux milieux. Puisque l'on veut connaître l'indice de réfraction relatif du premier milieu par rapport au second, il faut faire le calcul suivant :
Question 3 - (Enem) La figure représente un prisme optique constitué d'un matériau transparent et dont l'indice de réfraction augmente avec la fréquence de la lumière qui tombe dessus. Un faisceau lumineux, composé de feux rouges, bleus et verts, tombe sur la face A et ressort sur la face B et, après avoir été réfléchi par un miroir, il frappe un film pour la photographie en couleur, révélant trois points.
En observant les points lumineux révélés dans le film, de bas en haut, on peut voir les couleurs suivantes :
a) rouge, vert, bleu.
b) vert, rouge, bleu.
c) bleu, vert, rouge.
d) vert, bleu, rouge.
e) bleu, rouge, vert.
Modèle: lettre a.Résolution:
On sait que l'indice de réfraction est directement lié à la longueur d'onde de la lumière - plus la longueur d'onde est courte, plus l'indice de réfraction du milieu est élevé. De cette façon, le rayon lumineux qui subit la plus grande déviation est le bleu, qui, après avoir été réfléchi, devient le premier point lumineux, de bas en haut.
Par Rafael Hellerbrock
Professeur de physique
La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/indice-de-refracao.htm