La lumière change de direction en changeant de milieu — Éducation physique, 11–13 ans
La lumière se déplace à des vitesses différentes dans l’air, l’eau et le verre. En franchissant la séparation entre deux milieux, elle peut changer de direction et faire paraître déplacés les objets sous l’eau.
La réfraction dévie le trajet de la lumière
La réfraction se produit quand la lumière passe d’un matériau transparent à un autre et change de vitesse. Ce changement peut courber sa trajectoire, comme un chariot qui tourne lorsqu’une roue atteint d’abord une surface rugueuse. La lumière ne s’arrête pas : elle change de direction à la frontière.
Pourquoi expliquer l’image décalée ?
Une paille dans un verre peut sembler cassée et une piscine paraître moins profonde qu’elle ne l’est. Ce ne sont ni des tours ni des erreurs de vos yeux : la lumière venant de l’objet a changé de direction avant de vous atteindre. La réfraction permet de prévoir la position apparente et de concevoir des lentilles.
Une pièce sous l’eau
Placez une pièce dans une tasse et reculez jusqu’à ce que le bord la cache. Sans bouger la tête, faites verser de l’eau. La pièce devient visible parce que l’eau dévie ses rayons au-dessus du bord jusqu’à vos yeux. La pièce n’a pas bougé : seul le trajet de la lumière a changé.
L’objet n’a pas bougé
Il est logique de croire qu’une pièce sous l’eau a bougé, car son image arrive aux yeux depuis une autre direction. Le cerveau suppose habituellement que la lumière se propage en ligne droite et place la pièce plus loin, dans la direction finale. La réfraction rend cette estimation fausse, alors que la pièce n’a pas bougé.
Les lentilles utilisent la réfraction
Les lunettes, les loupes, les appareils photo et certains télescopes utilisent des matériaux transparents de forme particulière pour réfracter la lumière. Leurs surfaces courbes dévient les rayons afin de les écarter ou de les rapprocher comme on le souhaite. Une image peut ainsi se former nettement sur la rétine, un capteur ou un écran.
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