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![]() | Quand un rayon lumineux passe d'un milieu homogène dans un autre également homogène, il éprouve un changement de direction là où il rencontre la surface de séparation des deux milieux : on dit qu'il se réfracte. Les lois de la réfraction ont été données par Descartes 1° Le rayon incident, le rayon réfracté et la normale à la surface de séparation des deux milieux au point où tombe la lumière sont dans un même plan.Les deux lois de la réfraction peuvent être vérifiées à l'aide de l'appareil de Silbermann (fig. ci-dessus). Il se compose d'un cercle gradué vertical AA, portant une auge en verre, demi-cylindrique; l'axe de ce demi-cylindre passe par le centre e du cercle gradué. Deux alidades mobiles portant chacune normalement la lame percée d'un petit trou a et e peuvent prendre la direction d'un rayon quelconque du cercle, gradué. Une règle horizontale graduée LL' peut se déplacer de façon à venir toucher les extrémités pointues a' et e des deux alidades. Dans l'auge cylindrique, on met un liquide de façon que son niveau atteigne le centre du cercle gradué. On dirige un rayon lumineux à travers le trou de l'alidade a parallèlement au plan du cercle divisé et de façon à ce qu'il passe par l'axe de l'auge. En rencontrant la surface du liquide, le rayon se réfracte et chemine dans l'eau suivant une direction différente de la première; il rencontre donc les surfaces de séparation de l'eau, du verre et de l'air normalement et n'y subit pas de nouvelles déviations. En déplaçant l'alidade e, on constate que l'on peut faire, passer le rayon réfracté à travers le trou de cette alidade, ce qui démontre l'exactitude de la première loi de Descartes. La seconde loi se démontre en déplaçant la règle horizontale de façon à l'amener successivement au contact avec les pointes a' et e : les nombres de divisions de la règle en regard de ces pointes sont proportionnels aux sinus des angles d'incidence et de réfraction. On constate que le rapport des nombres lus ainsi est constant. Fermat ![]() La mesure des indices de réfraction a conduit non seulement à des résultats pratiques d'une grande importance pour la construction des instruments d'optique, mais aussi à des résultats généraux dont nous allons donner un aperçu. Certaines fonctions de l'indice de réfraction présentent des propriétés intéressantes; ce sont principalement le pouvoir réfringent (n² -1)d et la constante de réfraction (n²-1) / ((n²+2)d); dans ces formules, n est l'indice de réfraction et d la densité du corps. Pour les gaz, ces trois quantités sont sensiblement des constantes spécifiques des gaz déterminés, quelles que soient la température et la pression. Pour les liquides, le pouvoir réfringent varie un peu. La constante de réaction reste à peu près la même quand on considère le même corps à l'état gazeux ou à l'état liquide; bien que la densité varie souvent de 1 à 1000 dans de pareils changements d'états, le rapport (n²-1) / ((n²+2)d) reste à peu près constant.
Indice de réfraction. Si n1 et n2 représentent respectivement les indices absolus de deux corps, l'indice relatif au passage de la lumière du premier corps dans le second est n2/n1 et le passage passage inverse de la lumière du second corps dans le premier a pour indice le rapport inverse n1/n2. (D'autres méthodes existent : méthode des lames à faces parallèles, méthode de la réflexion totale.). Pour mesurer les indices de réfraction des corps, on emploie diverses méthodes, les unes fondées sur l'optique géométrique, les autres sur les interférences. Parmi les premières nous citerons celle du prisme (minimum de déviation), celle des lentilles, celle des lames à faces parallèles et celles de la réflexion totale. Les trois premières exigent que le corps dont on veut mesurer l'indice ait une forme particulière, prisme, lentille ou lame; elles demandent en outre une quantité de matière notable. La première condition peut être difficile à réaliser avec les corps solides; elle l'est au contraire facilement avec des liquides en remplissant avec ces corps des lentilles creuses on des anges en forme de prismes ou de parallélépipèdes. La dernière méthode s'applique au contraire très facilement aux corps solides, pourvu qu'ils présentent une face plane, et aux corps liquides; une parcelle ou une goutte de ces corps suffit. Pour les gaz, on emploie la méthode du prisme on des méthodes d'optique ondulatoire. Ces dernières méthodes reposent sur l'emploi des interférences. Il existe comme l'on sait divers procédés pour obtenir deux faisceaux séparés, issus d'une même source, ces faisceaux réunis ensuite présentent des phénomènes d'interférences où se trouve une frange centrale. Si sur le parcours d'un des faisceaux on remplace l'air qu'il traverse par un autre gaz ou même par une lame mince, on introduit dans le faisceau une différence de marche qui se traduit par une déviation de la frange centrale; une relation simple entre l'indice du corps interposé et la déviation de la frange permet en mesurant cette dernière de calculer l'indice. Soit se l'indice du corps pour une lumière de longueur d'onde l, e son épaisseur et N le nombre de franges dont se déplace la frange centrale quand on interpose la lame. L'indice est donné par la formule n = (e+Nl)/e. Méthode du prisme ou du minimum de déviation. En désignant par A l'angle du prisme, et par n son indice (par rapport à l'air) pour la lumière jaune du sodium, on a : n = (sin (A+D)/2) / (sin (A/2)). Le calcul de l'indice se déduit donc de la mesure des angles D et A; on peut mesurer A en se servant du spectroscope comme d'un goniomètre. On a D en mesurant l'angle dont il faut tourner la lunette, après avoir visé la fente directement sans l'interposition du prisme, pour viser ensuite la raie jaune du sodium dans la position du minimum de déviation. Indice de réfraction des gaz. L'indice de réfraction des gaz peut se mesurer par la méthode du prisme creux en employant un prisme à angle obtus (143° environ dans les expériences de BiotMéthode de la lentille. Une lentille creuse est formée d'un ménisque convergent et d'uns glace à faces parallèles; entre les deux, on place le liquide à étudier, on mesure la distance focale principale de la lentille et on en déduit l'indice de réfraction par la formule n=a+ b/f. Dans cette formule, a et b sont des constantes de l'appareil; on les détermine en faisant deux expériences avec deux liquides d'indices connus et les plus différents possibles pour plus de précision. (A. Joannis). |
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