SON ET LUMIERE / Comment dévier la lumière ?

Lois de la réflexion et de la réfraction : lois de Descartes

Un rayon lumineux traversant un milieu transparent et arrivant à la surface d’un autre milieu transparent subit une déviation. Cette déviation peut être :

• Une réflexion du rayon vers son milieu de provenance :
  

• Une réfraction du rayon dans le milieu d’arrivée :
  

Réfraction et angle limite

Lorsqu’un rayon lumineux traverse un premier milieu pour se rendre dans un second d’indice de réfraction inférieur à celui du premier, ce rayon s’écarte de la normale au point d’incidence. Il s’en écart d’autant plus que l’angle d’incidence $i$ est plus grand, jusqu’à atteindre une valeur limite $\lambda$. Ainsi, lorsque $i > \lambda$, le rayon incident reste dans son milieu initial en subissant une réflexion totale.

Une fibre optique comporte un cœur entouré d’une gaine. L’indice de réfraction du cœur est supérieur à celui de la gaine. La lumière se propage dans le cœur, de façon à ce que l’angle d’incidence soit supérieur à l’angle limite, si bien qu’elle traverse la fibre par une série de réflexions totales, la gaine jouant le rôle de miroir. Ce type de fibres porte le nom de fibres optiques à saut d’indice.

Il existe un deuxième type de fibres, dont l’indice de réfraction du cœur diminue à mesure que l’on s’éloigne de l’axe optique, c’est-à-dire du centre de la fibre, ce qui contraint la lumière à être déviée de façon continue vers l’axe optique en s’y propageant de façon sinusoïdale. Ce type de fibres porte le nom de fibres optiques à gradient d’indice.