La lumière est une onde électromagnétique transversale visible par l être humain.

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1 3 LES ONDES LUMINEUSES La lumière est une onde électromagnétique transversale visible par l être humain. Caractéristiques : les ondes lumineuses se propagent en ligne droite; lorsqu elles rencontrent un obstacle, elles peuvent être réfléchies, réfractées (déviées) ou absorbées. 3.1 La réflexion La réflexion est le changement de direction d un rayon lumineux au contact d un nouveau milieu et son retour dans le milieu d où il provient. (Fig. 4.26) Lois de la réflexion : 1. Le rayon incident, la normale et le rayon réfléchi se trouvent toujours dans le même plan. 2. L angle d incidence est toujours égal à l angle de réflexion. Il existe deux types de réflexion : diffuse et spéculaire. La réflexion diffuse

2 Une surface qui nous semble lisse peut être irrégulière, rugueuse. Lorsque des rayons lumineux parallèles frappent une telle surface, ils sont réfléchis dans toutes les directions. Ils semblent ne pas respecter les lois de la réflexion. C est la réflexion diffuse (fig. 4.27). C est grâce à la réflexion diffuse que nous voyons les objets qui n émettent pas de lumière propre. La réflexion spéculaire Il y a des surfaces parfaitement lisses, comme la surface d un lac ou d un miroir. Lorsque des rayons lumineux parallèles frappent une surface lisse, ils sont réfléchis parallèlement. S ils proviennent d un objet, le fait qu ils gardent leur parallélisme après réflexion permet la formation d une image fidèle de l objet. C est la réflexion spéculaire (fig & 4.30).

3 Les caractéristiques de l image formée dans un miroir plan (fig. 4.31) L image semble se trouver derrière le miroir, à une distance égale à la distance entre le miroir et l objet réfléchi. L image est virtuelle. Elle est formée par le prolongement des rayons réfléchis. Elle ne peut pas être captée sur un écran. L image a la même grandeur que l objet. L image est inversée horizontalement : le côté gauche de l objet est le côté droit de l image. Caractéristiques des miroirs utiles dans diverses applications Ils modifient, par la réflexion, la trajectoire des rayons lumineux pour qu ils parviennent à

4 l œil de l observateur. Ils augmentent le champ de vision de l observateur. Applications des miroirs Rétroviseurs (fig. 4.32) Miroirs dentaires Appareils photographiques Microscopes Télescopes Périscopes 3.2 La réfraction La réfraction est la déviation d un rayon lumineux lorsqu il passe d un milieu transparent à un autre (de l air à l eau ou vice versa, par exemple). L explication de la réfraction : la lumière a des vitesses différentes dans milieux différents. Lorsque la vitesse change, la direction de propagation change aussi. Les lentilles sont une application courante de la réfraction. 3.3 Les lentilles Une lentille est une pièce faite d un matériau transparent, dont au moins une

5 surface est courbe. Les lentilles permettent : de voir des objets éloignés d agrandir l image de petits objets Types de lentilles (fig. 4.35) : convergentes : qui rapprochent les rayons lumineux qui les traversent; divergentes : qui éloignent les rayons lumineux qui les traversent. Centre optique et axe principal d une lentille (Fig. 4.36)

6 Le foyer d une lentille convergente (fig. 4.37) Le foyer d une lentille convergente est le point où se rencontrent réellement les rayons lumineux réfractés lorsque les rayons incidents sont parallèles. Si les rayons incidents sont parallèles à l axe principal, les rayons réfractés passent par le foyer principal (F). À égale distance du centre optique de la lentille, mais de l autre côté, se trouve le foyer principal secondaire (F ). Le foyer d une lentille divergente (fig. 4.38) Le foyer d une lentille divergente est le point virtuel d où semblent provenir les rayons lumineux réfractés lorsque les rayons incidents sont parallèles. Pour une lentille divergente, le foyer principal (F) se trouve du côté d où provient les rayons. Les deux foyers, F et F se trouvent à la même distance du centre optique de la lentille.

7 L image formée par une lentille convergente (fig. 4.39) Lorsqu on veut déterminer l emplacement de l image formée par une lentille ainsi que le type d image obtenue, il faut tracer deux rayons à partir d un point de l objet observé. On les choisit parmi les trois rayons de base cidessous, dont on connaît la trajectoire. 1. Un rayon parallèle à l axe principal (1) est réfracté en passant par le foyer principal. 2. Un rayon passant par le centre optique (2) de la lentille n est pas dévié. 3. Un rayon passant par le foyer secondaire (3) est réfracté parallèlement à l axe principal. Selon la position de l objet par rapport à la lentille, l image aura des caractéristiques différentes : réelle ou virtuelle droite ou renversée plus petite, plus grande ou égale à l objet position par rapport à la lentille