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 émergeémerge du prisme est étaléétalé et présente les différentes couleurs de l’arc-en-ciel (une infinité de couleurs du rouge au violet)

•La lumière violette est plus déviéeplus déviée que la lumière rouge.

b) Observations

c) Interprétation

La lumière subit deux réfractions deux réfractions successivessuccessives

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 décomposedévie et décompose la lumière blanche en lumières colorées du rouge au violet. 

C'est le phénomène de dispersion.dispersion.   L'ensemble des couleurs obtenues constitue le

spectre de la lumière blanche.lumière blanche.  Le spectre est continu 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) ObservationsOn observe qu’une tâche rouge

III. Dispersion de la lumière d’une source laser par un prisme

b) ConclusionLa lumière produite par un laser n’est n’est

pas décomposablepas décomposableLa lumière produite par un laser est un laser est

monochromatiquemonochromatique: 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 film plastique transparenttransparent sur lequel sont gravés des un très grand nombre de traits parallèles très fins (invisibles à l’œil nu)

a) Le montage

Lampe àincandescence

fenteréseau écran

b) Observations

b) Observations

Les radiations sont déviées différemment de part et d’autre de la direction initiale et selon leur couleursselon leur couleurs

On observe des spectres continusdes spectres continus disposés symétriquement par rapport à la direction initiale de la lumière blanche

Les radiations rouges sont plus déviées radiations rouges sont plus déviées que les radiations violettesque les radiations violettes

III Dispersion de la lumière avec un réseau de diffraction

IV Longueur d’ondeLongueur d’onde d’une radiation lumineuse

a) Nature de la lumièreLa lumière peut être considérée

comme une ondeune ondeQuand elle se propage ce sont les

propriétés électriques et magnétiquespropriétés électriques et magnétiques du milieux qui sont affectées

La lumière peut être considérée comme une onde électromagnétiqueonde électromagnétique

IV Longueur d’ondeLongueur d’onde d’une radiation lumineuse

b) Radiation et longueur d’onde

- Une lumière monochromatiquelumière monochromatique ne peut être décomposée par un prisme.

- Une lumière monochromatique est une radiation lumineuseune radiation lumineuse

- une radiation lumineuse est caractérisée par sa longueur d’onde dans le longueur d’onde dans le vide vide 

IV Longueur d’ondeLongueur 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 m ou nmnm

Elle est notée

IV Longueur d’ondeLongueur d’onde d’une radiation lumineuse

d) Exemple:- Le laser rougerouge utilisé au lycée est une radiation de longueur d’onde

= 633 nmc’est une lumière monochromatiquelumière monochromatique

- Une lumière polycpolychrhromaomatiquetique est un mélange de plusieurs radiations elle est caractérisée par une plage de longueur plage de longueur d’onded’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 400 nm 800 nm800 nm

Domaine visible d’une abeille

VI Les radiations invisibles à l’œil humain

Spectre électromagnétiqueSpectre électromagnétique

Au-delà des radiations rouges 800 nm

Les infrarouges (800 nm mm)- Utilisé dans certaines télécommandes- Utilisé dans certains appareils de

chauffage

En deçà des radiations violettes < 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 ?

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 de la radiation incidente

n

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

A

= 30°

i 1

i 2R °

i 2 Vi

n1

i 1= = 30°Les deux angles BDC et AFE ont leur côtés perpendiculaires deux à deux et donc

Première RéfractionAu passage de l’air au verre le rayon n’est pas dévié car il est normal à la surface

x sin i1 sin i2n2= x

Réfraction du rayon violet

devientnvi x sin i1 sin i2vi= xnair

1,0

x sin 30°sin i2vi

1,68== 0,84

i2vi = 57° =57°

n1 x sin i1 sin i2n2= x

Réfraction du rayon Rouge

devientnR x sin i1 sin i2R= xnair

1,0

x sin 30°sin i2R

1,63= 0,82=

i2R = 55°

=55°air verre air

Deuxième réfraction

VI Pourquoi un prisme disperse-t-il la lumière ?

Un prisme disperse la lumière

- car il réfracteréfracte les radiations lumineuses de façon différente selon leur longueur d’ondeselon leur longueur d’onde

- l’indice de réfractionl’indice de réfraction du matériaux varie selon varie selon la longueur d’ondela longueur d’onde des radiations

- Un milieu transparent est dit dispersifest dit dispersif quand l’indice de ce milieu varie en fonction de la l’indice de ce milieu varie en fonction de la longueur d’ondelongueur d’onde des radiations lumineuse