RÉFRACTION DE LA LUMIERE

273. Phénomène de la réfraction. — Lorsqu’un rayon lumineux passe plus ou moins obliquement d un milieu transparent dans un autre, par exemple de l’air dans l’eau, de l’air dans le verre, il éprou\e une déviation de la ligne droite qu’il parcourt, commo on le voit dans la figure 172, laquelle représente un rayon de lumière pénétrant de l’air dans l’eau. C’est ce changement de direction qu’on désigne sous le nom de réfraction, d’un mot latin qui signifie brisé, parce qu’en effet le rayon se brise au point A, où il passe de la direction LA à la direction AK.

Le rayon LA se nomme encore rayon incident ; AK est le rayon réfracté ; la perpendiculaire BC, menée par le point d’incidence A à la surface MN qui sépare les deux milieux, se nomme la normale; enfin, l’angle BAL est dit l'angle d’incidence, et l’angle CAK l'angle de réfraction. Si l’angle d’incidence est nul, c’est-ùdire si le rayon incident se confond avec la normale, il en est de même du rayon réfracté, et dès lors il n’y a pas réfraction, la lumière continuant à se propager en ligne droite '.

1. Loi* de la réfraction. — Lorsqu’elle passe d'un milieu transparent dans un autre, la lumière en se réfractant est toujours soumise aux deux lois suivantes :

lo Pour let mêmes milieux, le rapport entre le sinus de l'angle d’incidence et le sinus de l’angle de réfraction est constant ;

2° Le rayon incident et le rayon réfracté sont dans un même plan perpendiculaire à la surface gui sépare les deux milieux.

Tour comprendre ces lois , reportons-nous à la figure ci-contre, dans laquelle le rayon LA passe

Fig. 172. — Phénomène de la ' réfraction.

LUMIÈRE

274. Corpi réfringents, cause de la réfraction. — Lorsqu’un rayon lumineux se réfracte en passant d’un milieu dans un autre, tantôt il se rapproche do la normalo en formant un angle de réfraction plus petit que l’anglo d’incidence, comme cela a lieu dans la figure ci-dessus; tantôt, au contraire, il s’en écarte en faisant l’angle de réfraction plus grand que l’angle d’incidence. Dans le premier cas, on dit que le second milieu est plus réfringent que le premier, et dans le second cas qu’il l’est moins.

Newton remarqua, le premier, qu’un corps est d’autant plus réfringent qu’il contient davantage d’éléments combustibles. L’eau, dans la composition do laquelle il entre de l’hydrogène, gaz combustible, est très-réfringente; l’alcool, l’éther, les huiles, qui, outre l'hydrogène, contiennent du carbone, sont encore plus réfringents que l’eau. Lo diamant, qui est uniquement composé de carbone, est le plus réfringent de tous les corps. C’est à son grand pouvoir réfringent que sont dus les brillants effets de lumière qui le font rechercher comme parure. Les corps les moins réfringents sont les gaz; mais on augmente leur pouvoir réfringent en les comprimant, c’est-à-dire en augmentant leur densité.

Dans la théorie de l’émission (252), on expliquait le phénomène de la réfraction en admettant que les substances dans lesquelles pénètre la lumière exercent, sur les molécules lumineuses, une attraction qui varie avec la densité et la nature des corps. Dans la théorie des ondulations, la réfraction est due à un changement de vitesse que subit la lumière en passant d’un milieu dans un autre.

275. Preuve» expérimentale» de la réfraction. — On peut Constater par de nombreuses expériences la déviation que subissent les rayons lumineux lorsqu’ils pénètrent d’un milieu dans un autre.

de l’air dans l’eau. Si du point d’incidence A, avec tin rayon égal à l’unité, on décrit une circonférence, et que des points m et p où elle coupe les deui rayons incident et réfracté, on abaisse sur la normale BC, les perpendiculaires mn et pq, la première s'appelle le linut de l’angle d’incidence, et la seconde le sinu* de l’angle de réfraction.

, Or, c’est le rapport de ces perpendiculaires, de ces sinus, qui est constant; c’està-dire que nrn étant par exemple les | de py , si l’angle d'incidence diminue on augmente, il eu sera de même de l’angle de réfraction, mais le sinus du premier sera toujours les -j du sinus du dernier.

Ce rapport constant se nomme indice de réfraction; sa valeur varie avec les milieux transparents. C’est le diamant qui a le plus grand indice de réfraction.

RÉFRACTION DE LA L l!.M 1 ÈRE. 325

Par exemple, si, dans une chambre obscure, on fait tomber un faisceau de lumière solaire sur un vase d’eau à parois transpar rentes ( fig. 173), on distingue très-bien le faisceau qui se brise en pénétrant de l’air dans l’eau, surtout si l’on a répandu dans le

Fig. 173. — Preuve eipérimeutale de la réfractiou.

liquide et dans l’air, une poussière légère qui rende le faisceau plus apparent.

Ou bien encore, mettez une pièce de monnaie au fond d’un vase opaque, et placez-vous de manière que les rayons lumineux réfléchis par cette pièce soient interceptés par les bords du vase. Vous n’apercevez d’abord aucune partie de la pièce, mais si , sans vous déplacer, vous versez peu à peu de l’eau dans le vase, vous voyez d’abord les bords de la pièce, puis une moitié, puis tout entière. Or, que s’est-il passé? Il n’y a rien de changé dans la position de votre œil, ni dans celle de la pièco; ce sont les rayons venant de celle-ci qui ont changé de direction. Ceux qui étaient interceptés

LU II IÈKE.

tout à l’heure par les parois du vase le sont encore; mais des rayons qui, avant qu'il y eût de l’eau dans le vase, passaient au-dessus

Fig. 174. — Autre preuve de la réfraction.

de votre tête, se sont dirigés vers votre œil en se réfractant à leur passage de l’eau dans l'air, de manière à s’écarter de la perpendiculaire à la surface du liquide, comme le représente la figure 174.

Fig. 175. — Effet de la réfraction,

276. Effeti divers de U réfraction. — La réfraction de la lumière nous présente des phénomènes variés, qui tous ont pour effet de