Définition
Onde
Une onde est une perturbation qui se propage dans un milieu ou dans le vide, transportant de l'énergie sans déplacement de matière.
Onde électromagnétique
Une onde électromagnétique est une onde qui se propage à travers le vide ou un milieu matériel et qui est constituée de champs électriques et magnétiques oscillants, perpendiculaires entre eux et à la direction de propagation.
Vitesse de propagation d'une onde
La vitesse de propagation d'une onde est la vitesse à laquelle la perturbation liée à l'onde se déplace dans l'espace.
La célérité de la lumière
La lumière se propage à une vitesse finie, appelée célérité, qui est maximale dans le vide. Dans le vide, la lumière a une célérité de c ≈ 299 792 458 m/s, souvent arrondie à 3 × 10^8 m/s pour des calculs simplifiés. Dans l'air, cette célérité diminue très légèrement en raison de la densité du milieu, mais reste très proche de celle dans le vide, au point qu'elle est souvent considérée comme équivalente pour des calculs de base en physique au lycée.
Les lois de Snell-Descartes
La réflexion
La réflexion est le phénomène par lequel une onde change de direction en rencontrant une surface, tout en restant dans le même milieu. Selon la loi de Snell-Descartes pour la réflexion, l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion. Ces angles sont mesurés par rapport à la normale à la surface à l'endroit de l'incidence.
La réfraction
La réfraction est le changement de direction d'une onde lors de son passage d'un milieu à un autre où sa vitesse est différente. La loi de Snell-Descartes pour la réfraction s'énonce ainsi : n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2), où n1 et n2 sont les indices de réfraction des milieux 1 et 2 respectivement, et θ1 et θ2 sont les angles de l'onde incidente et réfractée par rapport à la normale.
L'indice de réfraction
L'indice de réfraction d'un milieu est une mesure de la réduction de la vitesse de la lumière dans ce milieu par rapport à sa vitesse dans le vide. Il est défini par la formule n = c/v, où c est la célérité de la lumière dans le vide et v celle dans le milieu. Par des mesures expérimentales, l'indice peut être déterminé en utilisant la loi de Snell-Descartes et en mesurant les angles d'incidence et de réfraction.
Le spectre visible des ondes électromagnétiques
Le spectre visible est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain. Il comprend les longueurs d'onde de la lumière de l'ordre de 400 à 700 nanomètres, ce qui correspond aux fréquences environ de 430 à 750 THz. Ce domaine inclut toutes les couleurs de l'arc-en-ciel, du violet au rouge.
A retenir :
La lumière, en tant qu'onde électromagnétique, se propage à une célérité maximum de 3 × 10^8 m/s dans le vide. Les lois de la réflexion et de la réfraction de Snell-Descartes décrivent son comportement lorsqu'elle rencontre des surfaces ou change de milieu. Le spectre visible, comprenant les longueurs d'onde correspondant aux couleurs visibles, représente une petite partie du spectre électromagnétique. L'indice de réfraction d'un milieu, déterminable par des mesures expérimentales, caractérise sa capacité à ralentir la lumière par rapport à la célérité dans le vide.
