optics comprendre l angle critique pour la réflexion interne totale
Optique-Angle-Critique-pour-la-Réflexion-Interne-Totale
Comprendre-la-Réflexion-Interne-Totale
Imaginez-que-vous-êtes-au-bord-d'une-piscine-par-une-journée-ensoleillée.-Vous-approchez-votre-visage-de-l'eau-et-regardez-à-un-certain-angle.-Vous-remarquez-qu'à-un-certain-angle,-vous-ne-pouvez-presque-rien-voir-en-dehors-de-l'eau;-cela-ressemble-presque-à-un-miroir.-Ce-phénomène,-où-la-lumière-rebondit-complètement-dans-le-milieu-au-lieu-de-se-réfracter,-est-connu-sous-le-nom-de-réflexion-interne-totale-(TIR).
Au-cœur-de-la-TIR-se-trouve-un-concept-fascinant-connu-sous-le-nom-d'angle-critique.-L'angle-critique-est-l'angle-d'incidence-minimum-auquel-la-réflexion-interne-totale-se-produit.-Maintenant,-plongeons-dans-la-science-derrière-cela.
Angle-Critique-Expliqué-en-Termes-Simples
L'angle-critique-peut-être-compris-en-utilisant-les-principes-de-la-réfraction-de-la-lumière,-régis-par-la-loi-de-Snell.-Lorsque-la-lumière-voyage-d'un-milieu-plus-dense-(comme-l'eau)-à-un-milieu-moins-dense-(comme-l'air),-elle-s'éloigne-de-la-normale.-À-mesure-que-l'angle-d'incidence-augmente,-le-rayon-réfracté-s'éloigne-davantage-de-la-normale.-Lorsque-cet-angle-atteint-un-certain-point,-le-rayon-réfracté-longe-la-frontière-des-deux-milieux.-Cet-angle-spécifique-est-appelé-angle-critique.-Tout-angle-supérieur-à-l'angle-critique-conduit-à-une-réflexion-interne-totale.
La-Formule-de-l'Angle-Critique
La-loi-de-Snell-définit-la-relation-entre-les-angles-d'incidence-et-de-réfraction-et-les-indices-de-réfraction-des-deux-milieux-:
n1-*-sin(θ1)-=-n2-*-sin(θ2)
Où-:
- n1-:-l'indice-de-réfraction-du-milieu-plus-dense
- θ1-:-l'angle-d'incidence
- n2-:-l'indice-de-réfraction-du-milieu-moins-dense
- θ2-:-l'angle-de-réfraction
À-l'angle-critique-(θc),-l'angle-de-réfraction-θ2-devient-de-90-degrés-puisque-le-rayon-réfracté-longe-la-frontière.-En-substituant-cela-dans-la-loi-de-Snell,-nous-obtenons-:
n1-*-sin(θc)-=-n2-*-sin(90°)
Puisque-sin(90°)-=-1,-la-formule-se-simplifie-à-:
sin(θc)-=-n2-/-n1
Ou-sous-une-forme-facile-à-utiliser:
θc-=-arcsin(n2-/-n1)
Utilisation-des-Paramètres-:
n1-:-l'indice-de-réfraction-du-milieu-plus-dense-(sans-dimension)n2-:-l'indice-de-réfraction-du-milieu-moins-dense-(sans-dimension)
Exemples-de-Calcul-de-l'Angle-Critique
Exemple-1-:-Interface-Eau-vers-Air
Prenons-le-cas-de-la-lumière-voyageant-de-l'eau-(n1-=-1.33)-vers-l'air-(n2-=-1.00).-En-utilisant-la-formule-:
θc-=-arcsin(1.00-/-1.33)
En-calculant-ceci,-nous-obtenons-:
θc-≈-48.75°
Cela-signifie-que-pour-tout-angle-d'incidence-supérieur-à-48.75°,-la-lumière-subira-une-réflexion-interne-totale-à-la-frontière-eau-air.
Exemple-2-:-Interface-Verre-vers-Air
Considérons-la-lumière-voyageant-du-verre-(n1-=-1.5)-vers-l'air-(n2-=-1.00)-:
θc-=-arcsin(1.00-/-1.5)
En-calculant-ceci,-nous-obtenons-:
θc-≈-41.81°
La-lumière-voyageant-du-verre-vers-l'air-à-des-angles-d'incidence-supérieurs-à-41.81°-sera-totalement-réfléchie-à-l'intérieur.
Section-FAQ
Quelle-est-l'importance-de-l'angle-critique-?
L'angle-critique-est-important-en-optique-car-il-détermine-la-condition-de-réflexion-interne-totale,-cruciale-pour-diverses-applications-telles-que-les-fibres-optiques,-les-jumelles-et-certains-instruments-optiques.
La-réflexion-interne-totale-peut-elle-se-produire-lorsque-la-lumière-voyage-d'un-milieu-moins-dense-à-un-milieu-plus-dense-?
Non,-la-réflexion-interne-totale-ne-peut-se-produire-que-lorsque-la-lumière-voyage-d'un-milieu-plus-dense-à-un-milieu-moins-dense.
Que-se-passe-t-il-si-l'angle-d'incidence-est-exactement-égal-à-l'angle-critique-?
Si-l'angle-d'incidence-est-exactement-égal-à-l'angle-critique,-le-rayon-de-lumière-réfractée-voyagera-le-long-de-la-frontière-des-deux-milieux.
Conclusion
Comprendre-l'angle-critique-est-essentiel-dans-l'étude-de-l'optique.-En-utilisant-la-formule-θc-=-arcsin(n2-/-n1)-et-en-connaissant-les-indices-de-réfraction-des-deux-milieux-concernés,-on-peut-déterminer-l'angle-au-delà-duquel-une réflexion interne totale se produira. Ce phénomène est non seulement fascinant mais aussi extrêmement pratique, sous tendant la technologie dans les fibres optiques et divers dispositifs optiques.