Dispersion du prisme - Simulateur interactif de dispersion lumineuse

Explorez comment la lumière blanche se sépare en couleurs arc-en-ciel à travers un prisme. Simulation physique interactive avec la loi de Snell et l'équation de Cauchy.

Comprendre la dispersion du prisme

La dispersion est le phénomène par lequel la lumière blanche se sépare en ses couleurs constitutives lors de son passage à travers un prisme. Cela se produit parce que différentes longueurs d'onde de lumière se déplacent à différentes vitesses dans le matériau du prisme, les faisant réfracter à des angles différents.

Lois physiques et formules

Loi de Snell

n₁sin(θ₁) = n₂sin(θ₂)

Décrit comment la lumière se courbe lors de son passage entre des milieux avec des indices de réfraction différents.

Équation de dispersion de Cauchy

n(λ) = A + B/λ²

L'indice de réfraction dépend de la longueur d'onde, où A et B sont des constantes spécifiques au matériau.

Angle de déviation

δ = i + e - A

La déviation totale dépend de l'angle d'incidence (i), de l'angle d'émergence (e) et de l'angle au sommet du prisme (A).

Pourquoi la dispersion se produit

  • Différentes longueurs d'onde ont différents indices de réfraction
  • Les longueurs d'onde plus courtes (bleu/violet) sont plus réfractées que les longueurs d'onde plus longues (rouge)
  • L'indice de réfraction diminue généralement à mesure que la longueur d'onde augmente
  • Cette dépendance à la longueur d'onde est appelée "dispersion normale"

Applications

  • Spectroscopie : Analyse de la composition lumineuse des étoiles et des matériaux
  • Arcs-en-ciel : Dispersion naturelle dans les gouttes d'eau
  • Instruments optiques : Caméras, télescopes et jumelles
  • Jumelles à prisme et périscopes : Redressement d'image et luminosité

Contexte historique

En 1666, Isaac Newton a démontré que la lumière blanche du soleil est composée de toutes les couleurs du spectre visible. Ses expériences avec des prismes ont révolutionné notre compréhension de la lumière et de la couleur, jetant les bases de l'optique moderne.

Le spectre visible

Rouge ~700nm, plus longue longueur d'onde visible
Orange ~620nm
Jaune ~580nm
Vert ~530nm
Cyan ~490nm
Bleu ~470nm
Violet ~400nm, plus courte longueur d'onde visible