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Le principe de Fermat
✔ MATH : Pratiquer un calcul numérique
Selon le principe de Fermat, la lumière se propage d'un point à un autre de façon à ce que la durée de parcours soit la plus petite possible. La lumière prend le trajet qui minimise la grandeur
n \cdot d (appelée chemin optique) avec
n l'indice de réfraction du milieu et
d la distance parcourue par le rayon lumineux dans le milieu.
1.
À l'aide du principe de Fermat, expliquer rapidement pourquoi la lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène.
2.
Quelle est l'unité du chemin optique n \cdot d ?
3.
Calculer, pour le trajet 1, la valeur de n \cdot d dans le milieu 1
et dans le milieu 2 à l'aide notamment du théorème de Pythagore et de l'échelle indiquée sur le schéma. Effectuer la somme des deux résultats obtenus.
4.
Effectuer le même raisonnement sur le trajet 2 dans le milieu 1 puis dans le milieu 2 puis faire la somme.
5.
En déduire pourquoi la lumière se propage ici en utilisant le trajet 2 plutôt que le trajet 1.
6.
Vérifier le respect de la loi de Snell-Descartes pour la réfraction en déterminant les sinus des angles incident et réfracté.
Donnée
- Indice du milieu 1 : n_{1}= 1,00 ;
- Indice du milieu 2 : n_{2}= 1,80.