Notes de Cours sur les Ondes et la Lumière

1. Les Ondes et la Lumière

Ondes

• Définition: Une onde est une perturbation qui se déplace dans l'espace et transporte de l'énergie sans transport de matière.
• Caractéristiques:
  • Amplitude: Hauteur maximale atteinte par l'onde.
  • Longueur d'onde: Distance parcourue par l'onde pour effectuer un cycle.
  • Fréquence: Nombre de cycles effectués par l'onde en une seconde (unité: Hertz).
• Vitesse: Dépend de la longueur d'onde et de la fréquence.
  • Formule: v = λf
• Catégories d'ondes:
  • Ondes mécaniques nécessitent un milieu pour se propager (eau, air).
  • Ondes électromagnétiques peuvent se propager dans le vide.

Lumière

• Définition: Rayonnement électromagnétique perceptible par l'œil humain avec une longueur d'onde entre 400 et 700 nm.
• Représentation:
  • Fronts d'ondes: Représentation graphique sous forme de cercles concentriques.
  • Rayons lumineux: Indiqués par des flèches droites.
• Propriétés des milieux:
  • Opaque: Ne laisse pas passer la lumière.
  • Translucide: Laisse passer la lumière, mais de façon diffuse.
  • Transparent: Laisse passer la lumière sans diffusion.

2. La Réflexion de la Lumière

Réflexion

• Définition: Changement de direction de la lumière lorsqu'elle entre en contact avec une surface, revenant vers son point d'origine.
• Loi de Réflexion: L'angle d'incidence est toujours égal à l'angle de réflexion.
• Types de Réflexion:
  • Spéculaire: Survient sur des surfaces lisses et polies.
  • Diffuse: Survient sur des surfaces rugueuses.
• Images:
  • Réelle: Formée sur un écran, les rayons convergent.
  • Virtuelle: Observée à travers un appareil optique.

Miroirs Plans et Sphériques

• Miroir Plan:
  • Image droite, de même taille, virtuelle, à la même distance que l’objet.
• Miroir Sphérique:
  • Concave: Rayons convergent, peuvent former des images réelles ou virtuelles selon la position de l'objet.
  • Convexe: Rayons divergent, image virtuelle et plus petite.

3. La Réfraction de la Lumière

Réfraction

• Définition: Déviation de la lumière lorsqu'elle change de milieu, modifiant ainsi sa vitesse.
• Indice de Réfraction: Mesure de la capacité d'un milieu à ralentir la lumière.
• Loi de Snell-Descartes: Permet de calculer les angles d'incidence et de réfraction.

Lentilles

• Types de Lentilles:
  • Convergente: Fait converger les rayons lumineux vers un point focal.
  • Divergente: Écarte les rayons lumineux de l'axe principal.
• Comportement des Rayons:
  • Sont réfractés deux fois en passant à travers une lentille.
  • Les rayons parallèles à l'axe principal sont réfractés vers le foyer principal ou secondaire.

4. La Réflexion Totale Interne

Réflexion Totale Interne

• Définition: Phénomène où l'angle d'incidence est supérieur à l'angle critique, empêchant la lumière de passer dans le second milieu.
• Conditions:
  • La lumière doit se déplacer vers un milieu avec un indice de réfraction plus faible.
  • L'angle d'incidence doit être supérieur à l'angle critique.