Physique p1055

La dispersion

La dispersion est le phénomène optique qui explique pourquoi la lumière blanche est séparée en ses couleurs constituantes lorsqu'elle traverse un milieu transparent.

Isaac Newton fut le premier à démontrer la décomposition de la lumière. Il avait démontré que la lumière blanche pouvait être décomposée en un spectre de couleurs lorsqu'elle traverse un prisme, mais qu'elle pouvait être recomposée lorsqu'elle traverse un deuxième prisme.

Le schéma ci-dessous illustre le phénomène de dispersion. La lumière blanche pénètre dans le prisme à gauche de l'image. À l’intérieur du prisme, la lumière polychromatique (formée de plusieurs rayons) est séparée en sept rayons monochromatiques (formés par un seul rayon), soit le rouge, l'orange, le jaune, le vert, le bleu, l'indigo et le violet.

 

(source)

Fonctionnement de la dispersion

La réfraction est le phénomène qui fait dévier les rayons de lumière lorsque ceux-ci passent d’un milieu transparent à un autre. Plus l’écart entre les indices de réfraction des deux milieux transparents est grand, plus l’angle de déviation de la lumière est grand.

Or, chaque rayon monochromatique (ou chaque couleur) a une fréquence différente, ce qui signifie que chaque rayon a son propre indice de réfraction dans un milieu donné. Comme on peut le voir dans l’illustration précédente, le bleu est davantage dévié que le rouge alors que, pourtant, ces deux rayons provenaient de la même lumière blanche qui voyageait initialement dans l’air.

La différence de déviation s’explique par le fait que la lumière bleue possède un indice de réfraction plus grand que le rouge dans le prisme. Plus cet indice est grand, plus la déviation est grande. Or, on a établi que l’indice de réfraction du rayon bleu est 1,528 et que celui du rayon rouge est 1,511. Cet écart influence l’angle de déviation de chacune des deux couleurs.
Dans un arc-en-ciel, ce sont les gouttelettes d’eau en suspension dans l’air qui agissent comme des prismes en séparant les couleurs.

(source)

Les vidéos
Les exercices
Les références