réfraction.

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réfraction. n.f., changement de direction que subit la lumière lorsqu'elle passe d'un milieu
transparent à un autre.

Le phénomène physique.
La surface de séparation des deux milieux transparents s'appelle un dioptre (air-verre, aireau). Le rayon incident provient du milieu 1, le rayon réfracté va dans le milieu 2. Le rayon
incident SI frappe le dioptre au point d'incidence I, il forme avec la normale au dioptre IN le
plan d'incidence. L'angle du rayon incident avec la normale est l'angle d'incidence i1, l'angle
du rayon réfracté IR avec la normale est l'angle de réfraction i2.
D'après les lois de la réfraction, ou lois de Descartes, le rayon réfracté est dans le plan
d'incidence ; le rayon incident et le rayon réfracté sont de part et d'autre de la normale ;
entre les angles d'incidence et de réfraction existe la relation : n1 sin i1 = n2 sin i2, n1 et n2
étant respectivement les indices de réfraction des milieux 1 et 2.

L'indice du vide est par définition égal à 1, celui de l'air est très voisin de 1, celui de l'eau
est 1,33, celui du verre de l'ordre de 1,5. L'indice dépend en général de la longueur d'onde.
Lorsque la lumière passe d'un milieu moins réfringent dans un autre plus réfringent
(n1 < n2), le rayon lumineux se rapproche de la normale. Lorsque le premier milieu est plus
réfringent (n1 > n2), il n'existe un rayon réfracté que si l'angle d'incidence est inférieur à
l'angle limite l défini par sin l = n2/n1. Si l'angle d'incidence est supérieur à l'angle limite l, il y
a réflexion totale. La théorie ondulatoire de la lumière montre que l'indice de réfraction d'un
milieu est inversement proportionnel à la célérité de la lumière dans ce milieu.
Les lentilles constituent les principales applications de la réfraction ; signalons aussi les
prismes à réflexion totale.
Dans certains milieux inhomogènes, l'indice de réfraction est variable. Dans un tel
milieu, la lumière se propage en général selon une ligne courbe, et non une droite.
L'atmosphère de la Terre est un tel milieu ; la propagation de la lumière y est responsable
de phénomènes comme les mirages. Les fibres optiques très utilisées pour les
télécommunications sont de fins cylindres de verre dont l'indice de réfraction diminue de
l'axe aux parois. La lumière y subit une sorte de réflexion totale progressive qui l'empêche
de sortir de la fibre, ce qui permet de la transporter à de très grandes distances sans
pertes appréciables.
Complétez votre recherche en consultant :
Les médias
mirage
Les livres
réfraction, page 4275, volume 8

La réfraction en astronomie.
Les rayons lumineux provenant des astres (étoiles, Soleil, planètes, etc.) et qui ont
traversé le vide de l'espace sont courbés quand ils pénètrent dans l'atmosphère avant de
parvenir à l'oeil de l'observateur. Il en résulte que l'astre apparaît rapproché du zénith de
l'observateur. La réfraction fait apparaître les astres plus haut sur l'horizon qu'ils ne le sont

en réalité. Si un astre est situé à une distance zénithale z assez faible (entre 0o et 60o ),
c'est-à-dire qu'il est haut sur l'horizon, on peut corriger sa position apparente en
retranchant à la distance zénithale un petit angle égal à 60" que multiplie la tangente de
l'angle z. Cette correction dépend de l'indice de réfraction de l'air qui dépend lui-même de
plusieurs facteurs tels que la composition chimique et la densité de l'atmosphère. La
correction de réfraction est d'autant plus forte que la pression atmosphérique est élevée et
que la température est plus basse. Quand l'astre est bas sur l'horizon, la correction donnée
ci-dessus est insuffisante, et il faut alors utiliser une formule plus compliquée, due à Pierre
Laplace, qui fait intervenir le cube de la tangente de z. Enfin, pour un astre situé près de
l'horizon, il faut faire une théorie de la réfraction encore plus élaborée qui tient compte de
la courbure de la Terre. La réfraction à l'horizon joue un rôle important dans le calcul de
l'instant du lever ou du coucher d'un astre. On admet, pour faire ces calculs, que la
correction de réfraction est d'environ 0,5o . La théorie développée par Radau conduit à une
valeur de la réfraction à l'horizon égale à 36' 36", parfois utilisée dans les éphémérides
françaises, mais on utilise plus généralement la valeur 34'. La réfraction à l'horizon entraîne
une avance du lever du Soleil et un retard de son coucher qui peuvent dépasser 1 minute.
La correction de réfraction dépend aussi de la couleur de l'astre observé : elle est plus forte
pour un astre bleu que pour un astre rouge. Comme une étoile émet sa lumière dans un
spectre de longueur d'onde s'étendant du bleu au rouge, il en résulte que l'image que reçoit
l'observateur est étalée par le phénomène de la réfraction. À une distance zénithale de
45 o , l'image d'une étoile est étalée sur 1" 5/10.
Enfin, le brassage continuel de couches d'air à des températures différentes provoque
des variations rapides avec le temps de l'indice de réfraction de l'air qui entraîne la
scintillation des étoiles.
Complétez votre recherche en consultant :
Les corrélats
astrométrie
astronomie
Brahe Tycho
Descartes René
dispersion
Huygens Christiaan
Ibn al-Haytham Abu 'Ali al-Hassan
incidence (angle d')
Laplace (Pierre Simon, marquis de)
lentille - 2.OPTIQUE
lumière
mirage
onde
Ptolémée Claude
réflexion - 1.OPTIQUE
réfringence
sciences (histoire des) - La lumière - Descartes et Newton : lumière et vide
sciences (histoire des) - La lumière - Ibn al-Haytham et l'inversion du regard
verre - L'industrie du verre - La composition
Les livres
lumière - variation de la réfraction, page 2933, volume 6