Refraction · Réfraction
| English | Français |
|---|---|
| refraction/rɪˈfrækʃn/ | la réfraction |
| refractive index/rɪˈfræktɪv ˈɪndeks/ | indice de réfraction |
A straw in a glass looks snapped in half
- Drop a straw into a glass of water and it appears bent at the surface.
- The straw is fine — it's the light that bends as it crosses from water to air.
- Light changes direction when it moves between materials — refraction 折射.
- It happens because light travels at different speeds in different media.
Une paille dans un verre semble cassée en deux
- Plongez une paille dans un verre d'eau et elle semble pliée à la surface.
- La paille va bien — c'est la lumière qui plie en passant de l'eau à l'air.
- La lumière change de direction lorsqu'elle passe d'un milieu à un autre — réfraction 折射.
- Cela arrive parce que la lumière voyage à des vitesses différentes selon les milieux.
Why light bends
- Light moves slower in a denser medium (glass, water) than in air.
- Entering a slower medium, a ray bends toward the normal; leaving it, away from the normal.
- The bending is set by each material's refractive index 折射率 $n$ (higher $n$ = slower light).
- Air is about $n = 1$; water $\approx 1.33$; glass $\approx 1.5$.
Pourquoi la lumière plie
- La lumière se déplace plus lentement dans un milieu dense (verre, eau) que dans l'air.
- En entrant dans un milieu plus lent, un rayon plie vers la normale ; en en sortant, éloigné de la normale.
- La courbure est déterminée par l'indice de réfraction 折射率 de chaque matériau $n$ (un $n$ plus élevé = lumière plus lente).
- L'air vaut environ $n = 1$ ; l'eau $\approx 1.33$ ; le verre $\approx 1.5$.
Bend a ray at a boundary · Courbez un rayon à une interface
Change the angle and medium and watch the ray bend toward or away from the normal. · Changez l'angle et le milieu pour voir le rayon se courber vers ou loin de la normale.
Entering a denser medium (like glass), a light ray bends: · En entrant dans un milieu plus dense (comme le verre), un rayon lumineux se courbe :
Slower in a denser medium, the ray bends toward the normal. · Plus lent dans un milieu plus dense, le rayon se courbe vers la normale.
The property $n$ that measures how much a material slows light is its ____. · La propriété $n$ qui mesure à quel point un matériau ralentit la lumière est son ____.
A higher refractive index means light travels slower in that material. · Un indice de réfraction plus élevé signifie que la lumière voyage plus lentement dans ce matériau.
Snell's law
- The angles and indices are linked by Snell's law: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$.
- Angles are measured from the normal, as always in optics.
- Going into a denser medium ($n_2 > n_1$) makes $\theta_2 < \theta_1$ — the ray bends toward the normal.
- Snell's law predicts exactly how much a ray bends at any boundary.
Loi de Snell
- Les angles et les indices sont liés par la loi de Snell : $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$.
- Les angles sont mesurés par rapport à la normale, comme toujours en optique.
- Entrer dans un milieu plus dense ($n_2 > n_1$) fait que $\theta_2 < \theta_1$ diminue — le rayon se courbe vers la normale.
- La loi de Snell prédit exactement de combien un rayon se courbe à n'importe quelle interface.
Light goes from air ($n_1 = 1$) into glass ($n_2 = 1.5$) at $\theta_1 = 30^\circ$ ($\sin 30^\circ = 0.5$). What is $\sin\theta_2$? (Give a decimal.) · La lumière passe de l'air ($n_1 = 1$) vers le verre ($n_2 = 1.5$) à $\theta_1 = 30^\circ$ ($\sin 30^\circ = 0.5$). Quelle est la valeur de $\sin\theta_2$ ? (Donnez une décimale.)
$\sin\theta_2 = n_1\sin\theta_1 / n_2 = 0.5 / 1.5 = 0.33$.
Which expresses Snell's law? · Laquelle exprime la loi de Snell ?
Snell's law: · Loi de Snell : $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$. · Loi de Snell : $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$.
Total internal reflection
- Going the other way (dense to less dense), the ray bends away from the normal.
- Past a critical angle, it can't escape at all and reflects entirely back inside.
- This total internal reflection traps light in optical fibres and sparkles in diamonds.
- It is refraction taken to its extreme — no light gets out.
Réflexion totale interne
- Dans l'autre sens (dense vers moins dense), le rayon se courbe loin de la normale.
- Au-delà d'un angle critique, il ne peut pas s'échapper du tout et se réfléchit intégralement vers l'intérieur.
- Cette réflexion totale interne piège la lumière dans les fibres optiques et crée l'éclat des diamants.
- C'est la réfraction poussée à son extrême — aucune lumière ne sort.
Past the critical angle, light going from glass to air is totally internally reflected. · Au-delà de l'angle critique, la lumière passant du verre vers l'air est totalement réfléchie internement.
Beyond the critical angle the ray can't escape and reflects entirely — total internal reflection. · Au-delà de l'angle critique, le rayon ne peut pas s'échapper et se reflète entièrement — réflexion totale interne.
Select all · tout true statements about refraction. · Sélectionnez toutes les affirmations vraies sur la réfraction.
Refraction is a speed effect obeying Snell's law; a ray along the normal ($\theta = 0$) does not bend at all. · La réfraction est un effet de vitesse obéissant à la loi de Snell ; un rayon suivant la normale ($\theta = 0$) ne se courbe pas du tout.
Refraction bends light because its speed changes between media — not because it "wants to". Light bends toward the normal entering a denser (slower, higher-$n$) medium, and away from it leaving one. A ray hitting the boundary straight along the normal ($\theta_1 = 0$) does not bend.
La réfraction courbe la lumière parce que sa vitesse change entre les milieux — pas parce qu'elle « veut ». La lumière se courbe vers la normale en entrant dans un milieu plus dense (plus lent, indice ⟨$n$⟩) et loin de celui-ci en sortant. Un rayon frappant l'interface droit le long de la normale ($\theta_1 = 0$) ne se courbe pas.
Light passes from air ($n_1 = 1$) into glass ($n_2 = 1.5$) at $\theta_1 = 30^\circ$. Find $\sin\theta_2$.
- Snell: $1 \times \sin 30^\circ = 1.5 \times \sin\theta_2 \Rightarrow \sin\theta_2 = \dfrac{0.5}{1.5} = 0.33$.
Since $\sin\theta_2 < \sin\theta_1$, the ray bends toward the normal, as expected for a denser medium.
La lumière passe de l'air ($n_1 = 1$) vers le verre ($n_2 = 1.5$) à un angle d'incidence de $\theta_1 = 30^\circ$. Trouver l'angle de réfraction $\sin\theta_2$.
- Snell : $1 \times \sin 30^\circ = 1.5 \times \sin\theta_2 \Rightarrow \sin\theta_2 = \dfrac{0.5}{1.5} = 0.33$.
Puisque $\sin\theta_2 < \sin\theta_1$, le rayon se courbe vers la normale, comme attendu pour un milieu plus dense.
Refraction bends light at a boundary because its speed changes; it bends toward the normal entering a denser (higher-$n$) medium. Snell's law: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$. Past a critical angle, dense-to-rare light undergoes total internal reflection — the basis of optical fibres.
Réfraction courbe la lumière à une interface car sa vitesse change ; elle se courbe vers la normale en entrant dans un milieu plus dense (indice ⟨$n$⟩). Loi de Snell : $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$. Au-delà d'un angle critique, la lumière passant d'un milieu dense à un milieu rare subit une réflexion totale interne — base des fibres optiques.