RÉFRACTION DE LA LUMIERE

252. Lois élémentaires de la réfraction. Indices relatif et absolu. — Lorsque la lumière passe d'un milieu dans un autre, elle change de direction, et la direction d'un rayon réfracté quelconque est liée à celle du rayon incident correspondant par les lois élémentaires suivantes :

1° Le rayon réfracté reste dans le plan d'incidence déterminé par le rayon incident et la normale menée par le point d'incidence à la surface de séparation des deux milieux ;

2° Le rapport du sinus de V angle d'incidence (angle de la normale et du rayon incident) au sinus de Vangle de réfraction {angle de la normale et du rayon réfracté) est constant, quelle que soit la direction du rayon incident, et ne dépend que de la nature des milieux que la lumière traverse, lorsque ces milieux sont isotropes.

On démontre d'ailleurs que ce rapport de smws est égal au rapport des vitesses de propagation du mouvement lumineux dans les deux milieux successivement traversés.

Si l'on représente par i l'angle d'incidence, par r l'angle de ré-

fraction correspondant et par n une constante, la seconde loi élé mentaire de la réfraction se traduit par la formule :

s in i

sm r

Lorsque les angles d'incidence et de réfraction sont très petits on peut substituer les angles aux sinus et écrire :

La constante n est Vindice relatif du second milieu par rappor au premier.

Les indices relatifs sont généralement mesurés par rapport i l'air.

Suivant que n est plus grand ou plus petit que l'unité , le secon milieu est dit plus ou moins réfringent que le premier.

Il résulte immédiatement de la formule (1) que, si l'on a n>lf un rayon lumineux pourra toujours pénétrer du premier milieu dans le second; lorsque l'angle d'incidence aura une valeur infini-i ment voisine de 90°, l'angle de réfraction correspondant, qui port alors le nom d'angle limite, sera inférieur à 90° et sa valeur X sen: donnée par la formule :

sin 90° sinl

d'où :

siji X =

Si, au contraire, n est plus petit que l'unité, le rayon lumineux qui se propage d'abord dans le milieu le plus réfringent, ne pourra pénétrer dans le second milieu moins réfringent que si l'anghi d'incidence est inférieur à l'angle limite. L'expérience montre quo tout rayon incident tel que VL, (6g. 187), qui fait avec la surface de séparation JJ des deux milieux un angle supérieur à l'angle limite, subit en L, une simple réflexion. On dit dans ce cas que lé rayon a subi une réflexion totale parce qu'aucune partie de la lumière incidente ne pénètre alors dans le second milieu.

On appelle indice absolu d'une substance A l'indice de cet substance par rapport au vide, c'est-à-dire la valeur du rappor sin i

— — , lorsque la lumière passe du vide dans la substance A. Si l'or sm r

représente par m l'indice absolu d'un milieu A, par n l'indice rela

RÉFLEXION TOTALE. 475 f de ce milieu par rapport à un second milieu B et par m' l'in-

Fi"-. 187. — Réflexion totale daus le milieu le plus réfringent.

dice absolu de ce milieu B, il est facile de démontrer que l'on a :

La détermiDalioo des indices des diverses substances est utile à I divers titres. L'indice étant une constante spécifique, on peut en effet n'utiliser, au même titre qu'un certain i nombre d'autres conslan- I tes physiques, pour caractériser les corps ; on conçoit, en outre, let nous verrons bientôt qu'il en est réellement ainsi, que la connaissance des indices de réfraction soit nécessaire pour mesurer l'effet réfringent produit par les diverses substances sur les rayons lumineux qui les traversent ; enfin la détermination des indices permet de soumettre au contrôle de l'expérience l'exactitude de certaines théories physiques.

Pour toutes ces raisons, les physiciens se sont préoccupés de la détermination expérimentale des indices de réfraction des corps, et UQ grand nombre de méthodes ont été imaginées à cet effet. Mais la détermination des indices est surtout intéressante, pour le phy^ Biologiste, dans le cas particulier où il s'agit des milieux transparents de l'œil ; on a d'ailleurs imaginé, pour ce cas particulier, des méthodes spéciales que nous décrirons seules, lors de l'étude de la

viPion, rciivoyaut aux ouvrages de Physique générale pour la de criptiûu des autres procédés de mesure des indices de réfractioi