Les lois de l'optique

La propagation rectiligne de la lumière
Auteurs : Equipe La main à la pâte(plus d'infos)
Résumé :
Extrait de Nouvel Autodidactique aux Editions Quillet. Ouvrage collectif, publication en mars 1993.
Publication : 28 février 1993

D'après le Nouvel Autodidactique aux Editions Quillet. Ouvrage collectif, publication en mars 1993.

(...) Au 17e siècle, deux points de vue différents coexistaient : le point de vue ondulatoire (la lumière est une onde qui se propage comme les ondes sur l'eau) développé par Huygens et le point de vue corpusculaire (la lumière est constituée de petites particules) développé par Newton. Au 19e siècle, le point de vue ondulatoire l'emporte grâce à Fresnel qui réussit à observer des interférences lumineuses, phénomènes inexplicables avec une théorie corpusculaire. En 1905, la théorie corpusculaire renaît grâce à Einstein qui introduit le concept de photons (petits grains de lumière sans masse). Aujourd'hui, les deux points de vue coexistent dans un cadre complexe qui ne sera pas abordé ici.

Retenons seulement que la lumière est une onde qui se déplace dans le vide avec une vitesse très grande (c = 299 792 458 m/s, soit environ 300 000 km/s).

L'un des postulats fondamentaux de l'optique est celui de la propagation rectiligne et isotrope. La lumière, dans un milieu transparent, homogène et isotrope, se propage en ligne droite tant qu'elle ne rencontre pas d'obstacles.

Homogène signifie que le milieu a les mêmes propriétés en tous les points. En optique, c'est la vitesse de la lumière qui est la même en tout point du milieu ; en général, l'eau, l'air et le verre constituent des milieux optiquement homogènes. Cependant, quand il y a de grandes différences de température, le milieu devient inhomogène et la lumière suit un trajet incurvé : c'est ainsi que l'on explique les mirages.

Isotrope signifie qu'un milieu a les mêmes propriétés quelle que soit la direction considérée.

On appelle transparent tout milieu qui laisse passer la lumière (exemples : air, eau, vitre) et opaque tout milieu qui ne laisse pas passer la lumière (bois, aluminium). Que se passe-t-il lorsque la lumière rencontre un obstacle? Quand un faisceau lumineux atteint la surface de séparation de deux milieux différents, une partie se réfléchie sur la surface comme sur un miroir : c'est le phénomène de réflexion ; l'autre partie se propage dans le deuxième milieu : c'est le phénomène de réfraction. (...)