Calculateur de loi de Snell

Calculez l’angle de réfraction ou l’indice de réfraction à l’aide de la loi de Snell.

ex. 1,0 (air)

°

ex. 1,33 (eau)

Comprendre la loi de Snell

La loi de Snell décrit comment la lumière se courbe, ou se réfracte, lorsqu’elle passe d’un milieu transparent à un autre. L’ampleur de la courbure dépend des indices de réfraction des deux milieux et de l’angle sous lequel la lumière frappe la frontière. La relation s’exprime par n₁ sinθ₁ = n₂ sinθ₂, où n₁ et n₂ sont les indices de réfraction du premier et du deuxième milieu, et θ₁ et θ₂ les angles d’incidence et de réfraction mesurés à partir de la normale à la surface.

Concepts clés

  • Indice de réfraction (n) : Une mesure du ralentissement de la lumière par un milieu par rapport au vide. Le vide a n = 1, l’air ≈ 1,0003, l’eau ≈ 1,33 et le verre ≈ 1,5.
  • Courbure vers la normale : Lorsque la lumière entre dans un milieu plus dense (n plus élevé), elle se courbe vers la normale, donc θ₂ < θ₁.
  • Courbure à l’écart de la normale : Lorsque la lumière entre dans un milieu moins dense (n plus faible), elle s’éloigne de la normale, donc θ₂ > θ₁.
  • Réflexion totale interne : Lorsque la lumière passe dans un milieu moins dense sous un angle suffisamment grand, aucune réfraction ne se produit et toute la lumière est réfléchie.

Formule clé

  • n₁ sinθ₁ = n₂ sinθ₂ — Loi de Snell
  • sinθ₂ = (n₁ sinθ₁) / n₂ — Isolement de l’angle de réfraction
  • θ₂ = arcsin[(n₁ sinθ₁) / n₂] — Angle de réfraction en degrés

Indices de réfraction courants

Gaz et liquides

  • • Vide : n = 1 (exact)
  • • Air : n ≈ 1,0003
  • • Eau (20 °C) : n ≈ 1,333
  • • Éthanol : n ≈ 1,361

Solides

  • • Glace : n ≈ 1,31
  • • Verre crown : n ≈ 1,52
  • • Saphir : n ≈ 1,77
  • • Diamant : n ≈ 2,42

Exemples concrets

La loi de Snell est fondamentale en optique et sous-tend de nombreux phénomènes et technologies du quotidien :

  • La lumière passant de l’air (n = 1,0) à l’eau (n = 1,33) à 30° se réfracte à environ 22,1°, ce qui explique pourquoi les objets sous l’eau semblent décalés.
  • Les verres de lunettes et les objectifs d’appareil photo utilisent la réfraction pour focaliser la lumière sur la rétine ou le capteur.
  • Les fibres optiques reposent sur la réflexion totale interne pour transporter des signaux lumineux sur de longues distances avec peu de pertes.
  • Une paille dans un verre d’eau semble brisée à la surface à cause de la réfraction.

Références

Les formules et les valeurs d’indice de réfraction utilisées dans ce calculateur reposent sur des principes physiques établis et des sources vérifiées :

Remarque : ce calculateur suppose une lumière monochromatique, des frontières planes et lisses ainsi que des milieux homogènes et isotropes. La réfraction réelle peut varier selon la longueur d’onde (dispersion), la température et les impuretés du matériau. Les angles sont mesurés à partir de la normale à la surface.

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