RÉFRACTION

directions AO, BO, CO, le rayon réfracté vient successivement en OA', OB', OC. Enfin, si nous considérons un rayon tel que DO, qui rase la surface réfringente et pénètre en 0 sous un anrfle d'incidence de 90", il donnera un rayon réfi'acté OD' qui sera le plus écarté de la normale. C'est pourquoi l'on donne à l'angle de réfraction N'OD' de ce rayon le nom d'angle limite.

Il résulte de là que, dans ce cas, tout rayon incident donne naissance à un rayon réfracté, et, si le point 0 reçoit de la lumière dans toutes les directions, les rayons réfractés formeront un cône D'E' dans le second milieu.

410. Principe du retour inTerse des rayons. — Supposons maintenant qu'un rayon A'O (lig. 266), se propageant dans le second milieu, rencontre en 0 la surface réfringente et passe dans le milieu le moins réfringent. L'expérience montre qu'il prend la direction OA, de sorte que si r est l'angle d'incidence,

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l'angle de réfraction devient égal a i, et 1 on a -•

Il y a donc réciprocité entre le rayon incident et le rayon réfracté, et l'indice du milieu M par rapporta M' est l'inverse de l'indice de M' par rapport à M. Nous avons déjà trouvé la même propriété pour les rayons réfléchis. 11 résulte de ce qui précède que, étant donné un rayon qui subit dans différents milieux un certain nombre de réflexions et de réfractions, un autre rayon, qui arrive suivant la direction du rayon émergent, parcourra le même chemin que le premier, mais en sens inverse, et sortira suivant la direction du premier rayon incident.

4M. Passage dans un milieu moins réfringfent. néflexion totale. — Si un rayon passe du second milieu dans le premier, l'angle de réfraction est donc plus grand que l'angle d'incidence. Le ravon N'O passe en ON sans être devie; les ravons incidents A'O, B'0,C'0 donnant, d'après le principe du retour inverse, les ravons réfractés OA, OB, OC. Enfin un ravon D'O, faisant avec la normale l'angle limite, sortira suivant OD en faisant un angle de réfraction égal a 90°.

Si l'angle d'incidence s'accroît encore, la réfraction ne peut plus se faire, puisque l'angle d'incidence ne peut Pl^^ augmenter, et la lumière, qui dans le cas général était en paj e réfléchi^e et en partie réfractée, se réfléchit alors complètement. On dit qu'il y a réflexion totale. a rfia 9fi7\

Supposons un point lumineux, placé dans ^ ,^,1^^^;^^^ '

Tous les rayons émis par A sous ^angle inferi u a angl^^^ li mite NAL forment un cône dans 1 \^teneur du liqu Je e^^^ répandent à l'extérieur dans toutes les directions. Les layons

MANUEL mi IMIYSIQUE MEDICALE.

Fig. 2(i7.

tels que AP, qui rencontrent la surface réfringente sous un angle supérieur à l'angle limite, sont réfléchis totalement.

Si nous supposons au contraire qu'en A soit placé l'œil d'un observateur, d'après le principe du retour inverse, il apercevra tous les objets extérieurs dans un cercle de diamètre LL', autour duquel viendront se peindre par réflexion les images des objets placés dans le liquide.

Beaucoup d'expériences peuvent montrer la réflexion totale : la plus simple consiste à élever un peu au-dessus de l'œil un verre plein d'eau en regardant la surface libre à travers le liquide. 11 arrive un moment où la lumière, éprouvant la réflexion totale sur cette surface,^la fait paraître brillante comme un miroir.

412. Effets Ile la réfraction. — Les lois de la réfraction expliquent un grand nombre de phénomènes, par exemple le déplacement apparent des objets vus dans l'eau. Soit un objet placé au fond d'un vase opaque (fig. 268); si ce vase est vide,

l'œil ne pourra apercevoir l'objet qu'en se plaçant au-dessus de la ligne droite AGD ; s'il est au-dessous, par exemple en 0, il ne pourra recevoir de rayons d'aucun point de l'objet, et celui-ci lui sera caché comijlètement par la paroi opaque CF. Mais, si l'on remplit le vase d'eau, un certain nombre de rayons partant de chaque point de l'objet pourront, grâce à la déviation qu'ils subissent en sortant du liquide, arriver à l'œil de l'observateur; celui-ci croira donc voir le point correspondant sur le prolongement des rayons réfracté.s, de sorte que l'objet lui paraîtra relevé et placé en A'B'.

Si l'on verse l'eau peu à peu, les différents points de A ii B apparaissent successivement et l'objet semble monter. On explique de même la déformation apparente d'un bâton

RÉFRACTION PAR LES LAMES A FACES PARALLÈLES. 3i:

Fis. 260.

plongé en partie dans l'eau. Toute la portion inférieure parait relevée, comme nous venons de l'expliquer pour le point A, et le bâton semble brisé au niveau de la surface.

liemarqiions enfin que dans les expériences précédentes, romme dans toute réfraction à travers une surface plane, les ^ rayons provenant d'un même : point ne vont pas après la réfraction, concourir rigoureusement en un point unique : il n'y a donc pas de véritable image, et les objets vus dans l'eau paraissent toujours confus, surtout lorsque l'épaisseur du li- . quide est un peu gx'ande.

413. Prismes à réflexion tutale. — Ces appareils, qui ont la fornie d'un prisme droit en verre ayant pour base un triangle rectangle isocèle, peuvent remplacer

avec avantage les miroirs plans dans un certain nombi"c de cas. Des rayons lumineux (fig. 269), venant rencontrer la face AB dans une direction à peu près normale, n'éprouvent qu'une déviation très faible et atteignent la face hypothénuse sous un angle voisin de 45". Mais, comme pour le verre l'angle limite est d'environ 41°, ces rayons subissent la réflexion totale, et viennent traverser la troisième face AG presque normalement; l'œil croira donc apercevoir derrière la face hypothénuse une image du point lumineux ; cette face se comporte donc comme un miroir plan.

414. Kéfractioii par les lames à faces parallèles. — L'expérience montre qu'un rayon lumineux qui traverse une lame à faces

parallèles MN (fig. 270) sort parallèlement a sa première direction, sans éprouver aucune déviation : il suBit seuie-

Fig. 270.

ment un déplacement latéral proportionnel à l'épaisseur de la lame.

Ce résultat fournit une démonstration du principe du retour inverse ; désignons par i l'angle d'incidence raP et par /• l'angle de réfraction qui lui correspond. Le rayon rencontre la seconde face sous le même angle r; daprès ce principe, il doit se réfracter en faisant l'angle i avec la normale. C'est en ellet ce qui a lieu, puisque 6>'' est parallèle à ra.

Le déplacement latéral dépend aussi de l'incidence : il est nul pour les rayons normaux. Si l'on superpose deuxlames à faces parallèles de nature dilîérente, on constate encore que les rayons lumineux qui traversent ce système sortent sans changement de direction.

Prismes.

4I.T. Définition. — On nomme prisme un milieu réfringent terminé par deux faces planes et non parallèles. Mais, comme en réalité deux plans qui se coupent ne suffisent pas à limiter ce milieu, on donne à l'appareil la forme dun prisme droit en verre dont la base est un triangle ayantses trois angles égaux ou inégaux : on peut ainsi employer h volonté l'un quelconque des trois angles dièdres. On appelle secLion principale toute seclion perpemliculaire aux arêtes du prisme, et base le côté delà section opposé à l'angle dièdre quii^eçoit les raj^ons lumineux. 416. Réfraction par les prismes. — Les prismes sont formés ordinairement d'une substance plus réfringente que l'air; il en résulte qu'un rayon tel que ra qui rencontre l'une des faces d'un prisme M (lig. 271), se rapproche de la normale «P ; d'autre part, lorsqu'il rencontre la se- Fig. -m. conde face, il s'écarte

de la normale èP', puisqu'il pénètre dans un milieu moins réfringent, et prend une direction telle que br' . On voit que les effets îles deux réfractions s'ajoutent et qu'elles concourent toutes deux à