Physique
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Action d'une lame sur la propagation d'un rayon lumineux

Considérons dans le plan de la figure, pris comme plan d'incidence, un rayon lumineux issu d'une source S, qui rencontre en I la face d'entrée d'une lame d'épaisseur e; conformément aux lois de Descartes il lui correspond, compte-tenu de l'hypothèse faite sur les indices: n2 > n1, un rayon réfracté IJ lui-même contenu dans le plan de la figure et tel que : n1 sin i1 = n2 sin i2 .

En J, ce rayon subit à son tour le phénomène de réfraction puisque i'2 = i2 ( angles alternes-internes ) et que l'angle i2 est au plus égal à l'angle de réfraction limite de la lame. Quel que soit i1, il existe donc un rayon émergent JR dont il est facile de montrer qu'il a même direction que le rayon incident SI; en effet les lois de Descartes appliquées en J nous précisent d'une part que JR est dans le même plan que IJ et donc que SI, d'autre part que les angles i1 et i'1 sont égaux.On retiendra donc que:

Lorsqu'un rayon lumineux frappe une lame à faces planes et parallèles d'épaisseur quelconque, il la traverse de part en part, si l'indice de la lame est supérieur à celui du milieu transparent et homogène dans lequel elle est placée. Ce phénomène de double réfraction ne modifie pas la direction de propagation de la lumière, entre rayon incident et rayon émergent.

Cette propriété se vérifie avec précision expérimentalement. On vise pour cela à l'aide d'une lunette astronomique une étoile. Celle-ci constitue pour l'instrument un objet ponctuel et réel , situé à l'infini; son image à travers l'objectif de la lunette est un point réel dont la position ne dépend, compte-tenu des propriétés de la lunette astronomique, que de la direction des rayons incidents parallèles qui tombent sur l'objectif. Pointons cette direction, puis disposons en avant de l'instrument une lame d'épaisseur quelconque, mais dont les faces sont parfaitement planes et parallèles; on constate que la position de l'image de l'étoile n'a pas bougé, et ceci quelle que soit l'orientation de la lame. En conclusion , on vérifie bien qu'une lame de qualité parfaite n'a aucune action sur la direction de propagation des rayons lumineux.

Observer

L'animation vidéo suivante montre l'action d'une lame à faces planes et parallèles sur la propagation d'un rayon lumineux :

Légende :
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