La physique pour les enfants

Comportement de la lumière en tant qu'onde

Sur cette page, nous allons décrire certains des comportements de la lumière en tant qu'onde, notamment la réflexion, la réfraction et la diffraction.

Réflexion

L'un des plus importants comportements ondulatoires de la lumière est la réflexion. C'est la lumière réfléchie que nous voyons avec nos yeux. La façon dont la lumière se reflète sur les objets affecte également les couleurs que nous voyons.

Lorsqu'une onde frappe un nouveau support, une partie de l'onde rebondit sur la surface. Le degré de réflexion de la surface détermine la quantité de lumière (et les longueurs d'onde de la lumière) qui sera réfléchie et la quantité qui sera absorbée ou transmise.

Lorsque la lumière est réfléchie, elle obéit à la loi de la réflexion qui est suivie par les ondes. Cela signifie que l'angle de l'onde lumineuse réfléchie sera égal à l'angle d'incidence de l'onde lumineuse entrante. Voir l'image ci-dessous pour un exemple :

Types de réflexion

• Réflexion spéculaire - On parle de réflexion spéculaire lorsque les rayons lumineux sont réfléchis par une surface dans une seule direction. Un miroir est un exemple de ce type de réflexion. Les réflexions spéculaires se produisent sur des surfaces plates au niveau microscopique, comme l'argent poli ou un plan d'eau lisse.
• Réflexion diffuse - On parle de réflexion diffuse lorsqu'une surface réfléchit les rayons lumineux dans un large éventail de directions. Les réflexions diffuses se produisent lorsqu'une surface est rugueuse au niveau microscopique. La surface peut sembler ou sembler lisse, comme une feuille de papier, mais elle est en fait rugueuse au niveau microscopique, ce qui fait que les faisceaux lumineux se reflètent à des angles différents.

Réfraction

Lorsque la lumière passe d'un milieu (comme l'air) à un autre (comme l'eau), elle change de direction. Il s'agit d'un comportement "ondulatoire" appelé réfraction. De cette manière, la lumière se comporte comme d'autres ondes, telles que les ondes sonores. La vitesse de l'onde lumineuse change également lorsqu'elle passe d'un milieu à un autre.

Vous pouvez voir un exemple de réfraction de la lumière dans l'eau si vous mettez une paille dans un verre d'eau. Vous verrez que la paille semble se déplacer sur le côté. C'est l'onde lumineuse qui se courbe lorsqu'elle pénètre dans l'eau.

Indice de réfraction

Afin de mesurer le comportement de la lumière dans différentes substances, les scientifiques utilisent l'indice de réfraction, qui donne le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans la substance. L'équation de l'indice de réfraction est la suivante :

n = c/v

où n est l'indice de réfraction, c est la vitesse de la lumière dans le vide, et v est la vitesse de la lumière dans la substance.

Prenons l'exemple de l'indice de réfraction de l'eau qui est de 1,33. Cela signifie que la vitesse de la lumière dans le vide est 1,33 fois plus rapide que la vitesse de la lumière dans l'eau.

Une autre propriété ondulatoire de la lumière est la diffraction. Lorsque les ondes lumineuses rencontrent un obstacle ou passent par une ouverture, elles se courbent. La diffraction de la lumière peut être observée dans la couche d'argent autour des nuages ainsi que dans les motifs lumineux de la surface d'un disque compact (voir image).

Activités

Répondez à un quiz de dix questions sur cette page.

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