Optique
Dispersion de la lumière et spectres
Comme l’indice dépend de la longueur d’onde, la lumière blanche se sépare en couleurs ; dans un verre à dispersion ordinaire, un prisme dévie généralement davantage le violet que le rouge.
Comme l’indice dépend de la longueur d’onde, la lumière blanche se sépare en couleurs ; dans un verre à dispersion ordinaire, un prisme dévie généralement davantage le violet que le rouge.
Définition: Dispersion et spectres
L’indice n = c/v décrit la vitesse v de la lumière dans un milieu et dépend généralement de λ dans les milieux transparents. En dispersion normale, n est généralement plus grand aux courtes longueurs d’onde visibles, donc le violet est davantage réfracté et dévié que le rouge. Un spectromètre associe longueur d’onde et position ou signal détecté pour étudier les spectres continus, de raies d’émission ou d’absorption.
Modèle et grandeurs
L’indice n = c/v décrit la vitesse v de la lumière dans un milieu et dépend généralement de λ dans les milieux transparents. En dispersion normale, n est généralement plus grand aux courtes longueurs d’onde visibles, donc le violet est davantage réfracté et dévié que le rouge. Un spectromètre associe longueur d’onde et position ou signal détecté pour étudier les spectres continus, de raies d’émission ou d’absorption.
Exemple: Prisme et déviation des couleurs
Dans une bande spectrale, le verre a n_violet = 1,532 et n_rouge = 1,514. Quelle couleur a le plus grand angle réfracté en entrant dans le verre depuis l’air sous la même incidence ?
Solution
La loi de Snell donne sinθ₂ = sinθ₁/n (n_air ≈ 1). L’indice plus faible du rouge donne un sinθ₂ et un θ₂ plus grands. Le violet est réfracté plus près de la normale et subit généralement une déviation totale plus forte dans le prisme.
Vérification rapide
Dans un prisme, l’indice varie légèrement avec la longueur d’onde : chaque couleur est donc déviée différemment. Le verre ordinaire dévie davantage le violet que le rouge et étale la lumière blanche en un spectre continu. Les gouttes d’eau réfractent la lumière solaire, la réfléchissent à l’intérieur puis la réfractent de nouveau pour former un arc-en-ciel. Le spectre de raies d’émission ou d’absorption d’un élément comporte des longueurs d’onde caractéristiques, comme une empreinte, qui révèle les gaz présents dans les étoiles.
Dans un verre à dispersion ordinaire, l’indice du violet est généralement :
Un prisme produit un spectre coloré à partir de lumière blanche principalement parce que :
Références
- Eugene Hecht (2017). Optics