Indice De Réfraction


Indice De Réfraction

Indice de réfraction

Image animée des fronts d'onde émis par une source ponctuelle au dessus d'un dioptre, mettant en évidence le phénomène de réfraction. La zone inférieure a un plus grand indice de réfraction et donc une vitesse de phase plus faible que la zone supérieure. Pour une raison de clarté, la réflexion partielle n'est pas montrée.

L'indice de réfraction d'un milieu à une longueur d'onde donnée mesure le facteur de réduction de la vitesse de phase de la lumière dans le milieu. Par exemple, dans un verre ordinaire d'indice 1,5, la vitesse des fronts d'onde vaut 1/1,5=0,67 fois la vitesse dans le vide. Les rayons de lumière changent de direction lorsqu'ils passent d'un matériau à un autre, en suivant les lois de Snell-Descartes, qui mettent en jeu le rapport des indices de réfraction. Cet effet, appelé réfraction, est à la base de la conception des lentilles optiques.

Sommaire

Définition

L'indice de réfraction d'un milieu déterminé pour une radiation monochromatique donnée est égale au rapport de la vitesse de la lumière c dans le vide, à la vitesse de phase v de cette radiation dans ce milieu :

n = \frac{c}{v}

Etant donné que la vitesse de propagation v d'une onde électromagnétique dans un matériau isotrope est reliée à la permittivité diélectrique ε et à la perméabilité magnétique μ par la formule

\varepsilon \mu v^2 = 1,

l'indice de réfraction est relié aux valeurs relatives

n = \sqrt{\varepsilon_r \mu_r} .

Pour un milieu isotrope non magnétique :

n = \sqrt{\varepsilon_r} .

Ces relations sont également valables pour des valeurs complexes n + ik et \varepsilon_r' + i \varepsilon_r'', qui permettent de prendre en compte l'atténuation des ondes dans les milieux absorbants ou métalliques. La partie imaginaire de l'indice est appelée coefficient d'extinction. Il est à noter que dans dans le cas où on choisit une dépendance temporelle eiωt au lieu de e iωt, l'indice complexe prend la forme nik.

Dans le domaine des rayons X, l'indice de réfraction des matériaux devient légèrement inférieur à l'unité. La vitesse de phase du rayonnement est alors supérieure à c. En revanche, la vitesse de groupe reste inférieure à c.

Dans le domaine visible et surtout infrarouge, la permittivité diélectrique relative des métaux est un nombre complexe, proche de l'axe réel négatif. L'indice de réfraction est proche de l'axe imaginaire.

Variations de l'indice de réfraction...

... avec la longueur d'onde

La valeur de l'indice dépend généralement de la longueur d'onde du rayon lumineux utilisé.

La première conséquence est l'effet sur la réfraction : l'angle de réfraction n'est pas le même pour différentes « couleurs ». Ceci explique la décomposition de la lumière par un prisme (comme illustré sur la pochette de l'album des Pink Floyd The Dark Side of the Moon) ou par des gouttes d'eau (arc-en-ciel). Ce phénomène est aussi responsable des aberrations chromatiques dans les instruments d'optique.

Les indices de réfraction doivent donc se référer à une radiation monochromatique précise : la raie D de l'hélium (longueur d'onde 587,6 nm), proche du milieu du spectre visible, est utilisée fréquemment comme référence. On utilise également la raie D du sodium (longueur d'onde 589 nm). Il faut donc faire attention puisque toutes les deux ont tendance à être représentées par l'indice « nD », mais puisque les valeurs des deux longueurs d'ondes sont très près l'une de l'autre, les indices sont généralement équivalents dans les deux cas, compte tenu de l'arrondissement des décimales et des incertitudes liées aux instruments de mesures.

La variation de l'indice de réfraction d'un milieu transparent dans le spectre visible est appelée dispersion ; elle est caractérisée par le coefficient de dispersion ou nombre d'Abbe :

\nu = \frac{n_D - 1}{n_F - n_C}

F et C désignant deux raies de l'hydrogène (longueurs d'onde λF = 486,1 nm et λC = 656,3 nm)

Pour la radiation D, l'indice absolu nD de l'eau à 20°C est de 1,333 ; celui d'un verre ordinaire est compris entre 1,511 à 1,535.

Pour la lumière visible, une approximation satisfaisante des variations de l'indice avec la longueur d'onde est donné par la Loi de Cauchy[1]

n_{\lambda} = a_0 + \frac{a_1}{\lambda^2}

a0 et a1 sont des coefficients positifs, a0 sans dimension, a1 en m², à préciser pour chaque milieu.

... avec la température

L'indice d'un milieu dépend des paramètres qui caractérisent le milieu : température, pression, densité, etc.

Ainsi, l'indice de l'air est égal à 1,000 292 6 dans les conditions normales de température et de pression, mais cet indice dépend de la masse volumique de l'air, et sa variation continue entre des couches d'air de température différente. Ceci permet d'expliquer les mirages.

... avec la pression

Les contraintes imposées à un matériau transparent modifient son indice. La conséquence est généralement l'apparition d'une biréfringence liée à l'anisotropie qui en résulte. Ceci est utilisé pour étudier certaines structures mécaniques.

... avec la direction de propagation : la biréfringence

Certains matériaux n'ont pas un indice de réfraction isotrope : il dépend alors de la direction de propagation et l'état de polarisation de la lumière. Cette propriété porte le nom de biréfringence.

Article détaillé : Biréfringence.

Liste d'indices de réfraction

Notes et références

  1. METEO FRANCE - réfraction
  2. Catalogue Général 2006-2007 - Newport, pages 492-493
  3. a , b , c , d , e , f , g , h , i , j , k , l , m , n , o , p , q , r , s , t , u , v , w , x , y , z , aa , ab , ac , ad , ae , af , ag , ah , ai , aj , ak , al , am , an , ao , ap , aq , ar , as , at , au , av , aw , ax , ay , az , ba , bb , bc , bd , be , bf , bg , bh , bi , bj , bk , bl , bm , bn , bo , bp , bq , br , bs , bt , bu , bv , bw , bx , by , bz , ca , cb , cc , cd , ce , cf , cg , ch , ci , cj , ck , cl , cm , cn , co , cp , cq , cr , cs , ct , cu , cv , cw , cx , cy , cz , da , db , dc , dd , de , df , dg , dh , di , dj , dk , dl , dm , dn , do , dp , dq , dr , ds , dt , du , dv , dw , dy , dx , dz , ea , eb , ec , ed , ee , ef , eg , eh , ei , ej , ek , el , em , en , eo , ep , eq , er , es , et , eu , ev , ew , ex , ey , ez , fa , fb , fc , fd , fe , ff , fg , fh , fi , fj , fk , fl , fm , fn , fo , fp , fq , fr , fs , ft , fu , fv , fw , fx , fy , fz , ga , gb , gc , gd , ge , gf , gg , gh , gi , gj , gk , gl , gm , gn , go , gp , gq , gr , gs , gt , gu , gv , gw , gx , gy , gz , ha , hb , hc , hd , he , hf , hg , hh , hi , hj , hk , hl , hm , hn , ho , hp , hq , hr , hs , ht , hu , hv , hw , hx , hy , hz , ia , ib , ic  et id BlenderArt n°7, diffusion libre, par JDragonB - FLAHAUT Samuel

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

  • Portail de la physique Portail de la physique
Ce document provient de « Indice de r%C3%A9fraction ».

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Indice De Réfraction de Wikipédia en français (auteurs)

Regardez d'autres dictionnaires:

  • Indice de refraction — Indice de réfraction Image animée des fronts d onde émis par une source ponctuelle au dessus d un dioptre, mettant en évidence le phénomène de réfraction. La zone inférieure a un plus grand indice de réfraction et donc une vitesse de phase plus… …   Wikipédia en Français

  • Indice de réfraction — Image animée des fronts d onde émis par une source ponctuelle au dessus d un dioptre, mettant en évidence le phénomène de réfraction. La zone inférieure a un plus grand indice de réfraction et donc une vitesse de phase plus faible que la zone… …   Wikipédia en Français

  • indice de réfraction — lūžio rodiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. index of refraction; refraction index; refractive index vok. Brechungsindex, m; Brechungsverhältnis, n; Brechungszahl, f; Brechzahl, f; Refraktionsindex, m rus. индекс преломления, m; …   Automatikos terminų žodynas

  • indice de réfraction — lūžio rodiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Esant nesugeriančiai terpei, tai elektromagnetinės spinduliuotės sklidimo greičio vakuume ir tam tikro dažnio elektromagnetinės spinduliuotės fazinio greičio terpėje… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • indice de réfraction — lūžio rodiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagos parametras, apibūdinantis jos savybę laužti šviesos bangas. atitikmenys: angl. refraction index; refractive index vok. Brechungsindex, m rus. показатель… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • indice de réfraction — lūžio rodiklis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. refraction index; refractive index vok. Brechungsindex, m; Brechungsverhältnis, n; Brechungszahl, f rus. показатель преломления, m pranc. indice de réfraction, m …   Fizikos terminų žodynas

  • indice de réfraction — lūžio rodiklis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Vakuumo ir tam tikros aplinkos šviesos greičių santykis. atitikmenys: angl. refraction index vok. Brechungsindex, m rus. показатель преломления, m pranc. indice de réfraction, m …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

  • Indice de refraction des microbilles de verre pour marquages routiers — Indice de réfraction des microbilles de verre pour marquages routiers L indice de réfraction des microbilles de verre pour marquages routiers, microbilles de verre à la base de la visibilité nocturne, est une des propriétés de ces microbilles qui …   Wikipédia en Français

  • Indice de réfraction absolu — ● Indice de réfraction absolu indice d un milieu par rapport au vide …   Encyclopédie Universelle

  • Indice de réfraction du second milieu par rapport au premier — ● Indice de réfraction du second milieu par rapport au premier rapport de la vitesse de la lumière dans le premier milieu à la vitesse de la lumière dans le second …   Encyclopédie Universelle


Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.