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Cette simulation représente un rayon lumineux (incident, noté I) qui arrive sur un dioptre (surface de séparation entre 2 milieux optiques différents). On peut observer les rayons réfléchis ® et transmis (T). Cela peut illustrer ce qui se passe lorsque la lumière passe de l’air (indice de 1) à l’eau (indice de 1,3), ou d l’air dans le verre (indice de 1,5)… Beaucoup de phénomènes optiques du quotidien sont expliqués par ces phénomènes de réflexion et réfraction (illustration simple de la réfraction : plongez en partie un baton dans l’eau : il semble cassé… pourquoi ?). Dans cette simulation vous pouvez modifier les 2 indices optiques (réglettes) : l’indice optique est une caractéristique d’un matériau (dans les mêmes conditions). On peut aussi modifer l’angle d’incidence (en le bougeant avec la souris - bouton gauche tenu). Ainsi vous pourrez observer comment se comporte les rayons réfléchis et réfractés. Leur comportement est régi par les 3 lois de Descartes.

 La première loi de Descartes dit que le rayon réfléchi et le rayon réfracté sont tous les deux dans le plan d’incidence.
 La seconde que l’angle de réflexion est égale à l’angle d’incidence.
 La troisième loi concerne la réfraction : pour un angle d’incidence par rapport à la normale, l’angle de réfraction est tel que , où et sont les indices du premier et du second milieu.

Dans le cas d’un passage à un milieu moins réfringent (eau vers air par exemple) le rayon réfracté s’éloigne de la normale : il doit donc exister un angle d’incidence limite tel qu’au-delà le rayon réfracté ne peut plus exister car l’angle de réfraction a atteint 90 degrés. C’est le phénomène de réflexion totale. La réflexion totale sert généralement à canaliser la lumière. Les fibres optiques utilisent le phénomène de réflexion totale. Elles servent aussi bien en télécommunications que pour éclairer une zone précise. Elles sont précieuses pour effectuer des examens médicaux (endoscope), car elles peuvent être introduites dans des passages étroits comme les vaisseaux sanguins.

On considère ici le passage d’un milieu d’indice à un milieu plus réfringent d’indice . Pour l’angle d’incidence variant de 0 à 90 degrés l’angle de réfraction va varier entre 0 et un angle limite de réfraction : ce phénomène est celui de réfraction limite. Par conséquent les rayons réfractés sont tous situés à l’intérieur d’un cône de réfraction. Ceci se retrouve en plongée sous marine lorsque l’on observe la surface de l’eau : il semble que l’on est dans un puits (on parle de puits de lumière) car seule une partie de la surface est lumineuse (celle qui satisfait la loi précédente).