PHYSIQUE-CHIMIE · 2DE · SÉQUENCE 7 · CHAPITRE 4

👂 J'écoute

Émission et propagation de la lumière

Soleil, écran, laser, arc-en-ciel… La lumière nous informe sur le monde. De quoi est-elle faite ? Comment voyage-t-elle ?

Référence culturelle : la pochette de The Dark Side of the Moon (Pink Floyd, 1973), avec un faisceau blanc traversant un prisme.

SÉQ. 7 · INTRODUCTION

👂 J'écoute

D'où vient la lumière ?

  • Sources primaires : émettent de la lumière (Soleil, ampoule, flamme, écran…)
  • Objets diffusants : renvoient la lumière reçue (Lune, mur, papier…)
  • Naturelles ou artificielles.
source primaire objet diffusant

De quelle couleur est composée la lumière ? Comment se comporte-t-elle ?

SÉQ. 7 · OBJECTIFS

👂 J'écoute

À la fin de cette séquence, je sais…

  • décrire la dispersion et un spectre (polychromatique / monochromatique),
  • utiliser la longueur d'onde \(\lambda\) et les spectres d'émission,
  • expliquer la propagation rectiligne, la réflexion et la réfraction,
  • citer la célérité \(c\) et l'indice \(n\),
  • appliquer les lois de Snell-Descartes.

SÉQ. 7 · MODE D'EMPLOI DU COURS

👂 J'écoute

Comment lire ce cours ?

  • 📝 À noter  je copie dans mon cahier,
  • 👂 J'écoute  je pose le stylo,
  • ✏️ À faire  je cherche l'exercice avant la correction.

Les schémas utilisent un code couleur : ambre = incident, orange = réfléchi, bleu = réfracté.

SÉQ. 7 · PLAN DU COURS

📝 À noter

I

Les couleurs de la lumière

  • I. Les couleurs de la lumière
    • a. Dispersion et spectre
    • b. Lumière polychromatique / monochromatique
    • c. Longueur d'onde \(\lambda\)
    • d. Spectres d'émission
  • II. Émission et propagation
  • III. Dispersion par un prisme

SÉQ. 7 · I. COULEURS

📝 À noter

I.a Dispersion de la lumière blanche

Un faisceau de lumière blanche est décomposé par un prisme en toutes les couleurs de l'arc-en-ciel.

📘 SPECTRE

Figure lumineuse obtenue = spectre de la lumière blanche.

spectre visible blanc

SÉQ. 7 · I. COULEURS

📝 À noter

I.b Polychromatique ou monochromatique ?

📘 POLYCHROMATIQUE

Plusieurs rayonnements de couleurs différentes.
Ex. : lumière blanche → dispersée par un prisme.

📘 MONOCHROMATIQUE

Un seul rayonnement coloré → pas dispersé par un prisme.

polychromatique monochromatique

SÉQ. 7 · I. COULEURS

📝 À noter

I.c Longueur d'onde \(\lambda\)

Un rayonnement monochromatique est caractérisé par sa longueur d'onde \(\lambda\) (lambda) dans le vide ou l'air. Unité : mètre (souvent nm).

L'œil perçoit les rayonnements entre 400 nm (violet) et 750 nm (rouge).

400 nm 750 nm domaine visible chaque couleur ↔ une λ précise

SÉQ. 7 · I. COULEURS

📝 À noter

Systèmes dispersifs

L'indice de réfraction dépend de \(\lambda\) → chaque couleur est déviée différemment. On dit que le milieu est dispersif.

PRISME

Verre dispersif

RÉSEAU

Rainures fines

CD / DVD

Micro-rainures

SÉQ. 7 · PLAN DU COURS

📝 À noter

I

Spectres d'émission

  • I. Les couleurs : spectres d'émission
    • d. Spectre continu
    • e. Spectre de raies
  • II. Émission et propagation
  • III. Dispersion par un prisme

SÉQ. 7 · I. SPECTRES

📝 À noter

I.d Spectre continu

Un corps dense et chaud (solide, liquide, gaz sous haute pression) émet un spectre continu.

Plus la température est élevée, plus le spectre s'enrichit vers le violet (courtes \(\lambda\)).

spectre continu toutes les λ visibles présentes violet rouge

SÉQ. 7 · I. SPECTRES

📝 À noter

I.e Spectre de raies d'émission

Gaz à basse pression et haute température → raies colorées sur fond sombre. Chaque raie = une \(\lambda\) précise = signature de l'élément.

Ex. hydrogène : 4 raies visibles de la série de Balmer.

H : série de Balmer (raies visibles) Hδ 410,2 Hγ 434,0 Hβ 486,1 Hα 656,3 λ (nm) 400 450 500 550 600 650 700 positions des raies à l'échelle de λ

SÉQ. 7 · PLAN DU COURS

📝 À noter

II

Émission et propagation

  • I. Les couleurs de la lumière
  • II. Émission et propagation
    • a. Propagation rectiligne
    • b. Réflexion et réfraction
    • c. Célérité et indice
    • d. Lois de Snell-Descartes
  • III. Dispersion par un prisme

SÉQ. 7 · II. PROPAGATION

📝 À noter

II.a Propagation rectiligne

La lumière se propage en ligne droite dans le vide et dans les milieux transparents et homogènes.

zone d'ombre obstacle opaque

SÉQ. 7 · II. PROPAGATION

📝 À noter

II.b Réflexion et réfraction

À la surface entre deux milieux transparents :

  • Réflexion : lumière renvoyée (rayon orange).
  • Réfraction : changement de direction (rayon bleu).
incident réfléchi réfracté normale Dioptre air verre

SÉQ. 7 · II. PROPAGATION

📝 À noter

II.c Célérité de la lumière

🧮 DANS LE VIDE ET L'AIR

\( c = 3{,}00 \times 10^{8}\,\mathrm{m\cdot s^{-1}} \)

C'est la plus grande vitesse atteignable (célérité de la lumière).

Dans un autre milieu transparent, la lumière se propage moins vite qu'en vide.

SÉQ. 7 · II. PROPAGATION

📝 À noter

II.d Indice de réfraction \(n\)

🧮 FORMULE

\( n = \dfrac{c}{v} \)

\(v\) : vitesse de la lumière dans le milieu (m·s⁻¹)
\(c = 3{,}00 \times 10^{8}\,\mathrm{m\cdot s^{-1}}\) (vide)
\(n \geq 1\)

Milieu\(v\) (m·s⁻¹)\(n\)
Vide\(3{,}00 \times 10^{8}\)1
Air\(\approx 3{,}00 \times 10^{8}\)1,00
Eau\(\approx 2{,}3 \times 10^{8}\)1,33
Verre\(\approx 2{,}0 \times 10^{8}\)1,5
Diamant\(\approx 1{,}2 \times 10^{8}\)2,4

Plus \(n\) est grand, plus la lumière ralentit dans le milieu (\(v = c/n\)).

SÉQ. 7 · II. PROPAGATION

📝 À noter

II.e Lois de Snell-Descartes

Passage de la lumière du milieu 1 (\(n_1\)) au milieu 2 (\(n_2\)) à la surface de séparation.

1ère loi : plan d'incidence

Le rayon incident, le rayon réfléchi et le rayon réfracté sont dans le même plan : le plan d'incidence (plan contenant le rayon incident et la normale à la surface).

Notation des angles

Tous les angles sont mesurés entre un rayon et la normale :

  • \(i_1\) : angle d'incidence (rayon incident, milieu 1)
  • \(r\) : angle de réflexion (rayon réfléchi, milieu 1)
  • \(i_2\) : angle de réfraction (rayon réfracté, milieu 2)

2ème loi : réflexion (milieu 1)

\( i_1 = r \)

3ème loi : réfraction (milieu 1 → milieu 2)

\( n_1 \sin i_1 = n_2 \sin i_2 \)

\(n_1\), \(i_1\) côté incident ; \(n_2\), \(i_2\) côté réfracté

Simulation : PhET Bending Light

SÉQ. 7 · II. PROPAGATION

📝 À noter

II.e Schéma des angles

Les angles \(i_1\), \(r\) et \(i_2\) sont mesurés entre chaque rayon et la normale.

i₁ r i₂ incident réfléchi réfracté normale Dioptre milieu 1 : n₁ milieu 2 : n₂

\(i_1 = r\) ; \(n_1 \sin i_1 = n_2 \sin i_2\) ; si \(n_2 > n_1\), alors \(i_2 < i_1\)

SÉQ. 7 · PLAN DU COURS

📝 À noter

III

Dispersion par un prisme

  • I. Les couleurs de la lumière
  • II. Émission et propagation
  • III. Dispersion par un prisme

SÉQ. 7 · III. DISPERSION

📝 À noter

III.a Pourquoi le prisme sépare les couleurs

L'indice \(n\) d'un milieu dispersif dépend de \(\lambda\). Chaque radiation est donc déviée différemment : le violet (courte \(\lambda\)) est en général plus dévié que le rouge.

violet (λ courte) rouge (λ longue) n dépend de λ

SÉQ. 7 · À VOUS DE JOUER

✏️ À faire

À vous ! Réfraction air → verre

Énoncé. Lumière dans l'air (\(n_1 = 1{,}00\)) arrive sur du verre (\(n_2 = 1{,}50\)) avec \(i_1 = 30°\). Calculer \(i_2\).

CORRECTION

\( n_1 \sin i_1 = n_2 \sin i_2 \Rightarrow \sin i_2 = \dfrac{1{,}00 \times \sin 30°}{1{,}50} = \dfrac{0{,}5}{1{,}5} \)
→ \( i_2 \approx 19° \) (rayon rapproché de la normale dans le verre)

SÉQ. 7 · L'ESSENTIEL À RETENIR

📝 À noter

Ce qu'il faut retenir

📘 COULEURS

Blanc = polychromatique. Spectre continu ou de raies. Visible : 400 à 750 nm.

🧮 PROPAGATION

Rectiligne en milieu homogène. \(c = 3{,}00 \times 10^{8}\,\mathrm{m\cdot s^{-1}}\)
\( n = c/v \)

🧮 SNELL-DESCARTES

\( i_1 = r \)
\( n_1 \sin i_1 = n_2 \sin i_2 \)

📘 DISPERSION

\(n\) dépend de \(\lambda\) → prisme, réseau, CD.

▼ quiz éclair

SÉQ. 7 · QUIZ ÉCLAIR

✏️ À faire

Quiz éclair (90 secondes)

  • Lumière blanche : poly- ou monochromatique ? polychromatique
  • Domaine visible de \(\lambda\) (ordre de grandeur) ? 400 à 750 nm
  • Célérité \(c\) de la lumière ? \(3{,}00 \times 10^{8}\,\mathrm{m\cdot s^{-1}}\)
  • Loi de réflexion ? \( i_1 = r \)

Tout est juste ? Bravo : vous maîtrisez la propagation de la lumière !

Cours gratuit · Physique-chimie seconde · Lucas Tachen Migheli

Comment la lumière se propage-t-elle en physique de seconde ?

Publié le · Mis à jour le

Ce cours gratuit de physique seconde explique l'émission et la propagation de la lumière, les couleurs, les spectres et la réfraction (lois de Snell-Descartes). Ressource pour élèves et parents, révisions mobiles.

La lumière structure une grande partie du programme d'ondes en seconde. On distingue sources, milieux, dispersion et réfraction. Les lois de Snell-Descartes permettent de prévoir le trajet d'un rayon. Ce module en ligne gratuit prépare aussi l'étude des lentilles et de l'œil. Ce chapitre s'inscrit dans le parcours complet de physique-chimie seconde proposé par Lucas Tachen Migheli sur e-prof. Les cours sont gratuits, conçus pour la classe et la maison, avec une attention particulière à la lisibilité (police dys, contrastes doux) et aux pratiques recommandées par les recherches en neurosciences de l'apprentissage. Parents et élèves peuvent ainsi partager une même ressource fiable, alignée sur le programme officiel, pour préparer contrôles, TP et révisions d'année.

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Questions fréquentes sur propagation de la lumière

Qu'est-ce qu'un spectre de la lumière ?

La décomposition des radiations selon leur longueur d'onde ou leur fréquence, visible ou non.

Que disent les lois de Snell-Descartes ?

Elles relient angles et indices lors de la réfraction et de la réflexion à l'interface de deux milieux.

Pourquoi étudier la lumière en 2de ?

Pour comprendre couleurs, vision, instruments d'optique et base des ondes au lycée.