La réfraction de la lumière

La réfraction de la lumière

1. Qu'est-ce que la réfraction ?

La réfraction est le changement de direction d'un rayon lumineux lorsqu'il passe d'un milieu transparent à un autre milieu transparent différent (par exemple de l'air vers l'eau, ou de l'air vers le verre).

Ce phénomène est différent de la réflexion :

• Dans la réflexion, la lumière rebondit sur une surface (comme un miroir) et repart dans le même milieu.
• Dans la réfraction, la lumière traverse la surface et continue son chemin dans le nouveau milieu, mais en changeant de direction.

2. Pourquoi la lumière change-t-elle de direction ?

La lumière ne se propage pas à la même vitesse dans tous les milieux transparents. Elle va plus vite dans l'air que dans l'eau, et plus vite dans l'eau que dans le verre. Ce changement de vitesse au passage d'un milieu à un autre provoque la déviation du rayon lumineux : c'est la réfraction.

3. Exemples observables dans la vie quotidienne

• Un crayon plongé à moitié dans un verre d'eau paraît "cassé" ou décalé à la surface de l'eau : c'est un effet de la réfraction.
• Une piscine paraît moins profonde qu'elle ne l'est réellement, vue depuis l'extérieur.
• Les poissons vus depuis la berge semblent à un endroit légèrement différent de leur position réelle.

4. Angle d'incidence et angle de réfraction

Quand un rayon lumineux arrive sur la surface qui sépare deux milieux (par exemple air et eau), on définit :

• l'angle d'incidence : l'angle entre le rayon incident (qui arrive) et la normale (droite perpendiculaire à la surface au point d'entrée),
• l'angle de réfraction : l'angle entre le rayon réfracté (qui continue dans le nouveau milieu) et cette même normale.

Quand la lumière passe de l'air vers l'eau (milieu plus dense), le rayon se rapproche de la normale : l'angle de réfraction est plus petit que l'angle d'incidence.