Actions d'un prisme sur la lumière

Examinons à la sortie d'un prisme la lumière jaune émise par une source équipée d'une lampe à vapeur de sodium. On constate que le prisme provoque par réfraction sur ses deux faces un changement de direction de la lumière, la déviant vers la base.

Refaisons la même expérience, cette fois en utilisant la lumière blanche du soleil. Comme Newton en 1666, nous observons qu'à la sortie du prisme la lumière est encore déviée mais, fait nouveau, elle est décomposée en une série infinie de teintes qui s'étalent du rouge au violet.

Pour rendre compte de ces faits expérimentaux, il nous faut rappeler que la lumière est un phénomène ondulatoire.

De ce point de vue en effet, on est conduit à distinguer deux types de sources lumineuses :

  • les sources monochromatiques qui émettent des ondes lumineuses caractérisées par une seule et même fréquence ou, ce qui revient au même, par la même longueur d'onde. C'est l'exemple de la lampe à vapeur de sodium dont la longueur d'onde dans l'air est égale à 589 nm.

  • les sources polychromatiques qui, elles, sont le siège d'une émission simultanée d'ondes de longueurs d'ondes différentes. Dans le cas de la lumière blanche du soleil qui résulte de la superposition d'un nombre infini de radiations monochromatiques, toutes les longueurs d'ondes sont présentes.

A partir de ce classement qui prend en considération la nature de la lumière, on peut dégager les conclusions suivantes:

  • l'action d'un prisme sur la lumière dépend de la composition spectrale de la source lumineuse

  • si la lumière émise est monochromatique , elle subit un phénomène de déviation qui a pour effet, en général, de rabattre vers la base du prisme le rayon lumineux émergent.

Observer

L'animation vidéo suivante montre la déviation d'un pinceau lumineux par un prisme :

Déviation d'un rayon lumineux par un prisme

  • lorsque la lumière est polychromatique, chaque famille d'ondes lumineuses qui la composent est déviée en fonction de la valeur de sa longueur d'onde, ce qui provoque une dispersion de la lumière suivant ses différentes radiations monochromatiques.

Simuler

L'animation suivante illustre la dispersion de la lumière par un prisme :

Dispersion de la lumière par un prisme

Observer

L'animation vidéo suivante montre la dispersion d'un pinceau lumineux de lumière blanche par un prisme :

Dispersion de la lumière blanche par un prisme