11.3. Applications
c) Propriétés des indices optiques
Nous avons défini plus haut l’indice optique comme le rapport de la vitesse de la lumière
dans le vide à celle dans le milieu transparent homogène et isotrope considéré. De ce
fait, l’indice optique du vide vaut 1. Pour un milieu transparent, on a nécessairement
que l’indice est toujours supérieur ou égal à 1. On a les propriétés suivantes :
• n vide = 1 ;
• n 1 ;
• en général, la vitesse de la lumière dans un milieu dépend de la fréquence : dans
le verre par exemple, les radiations rouges se déplacent plus rapidement que les
radiations bleues. On appelle indice moyen l’indice correspondant aux radiations
jaunes. On appelle dispersion la différence entre les indices extrêmes. La dispersion
par l’eau de pluie est à la base du phénomène de l’arc-en-ciel
Site web
;
• l’indice moyen de l’air est n air = 1,0002926. Il varie très peu avec la fréquence des
autres radiations de la lumière blanche ;
• pour tous les gaz autres que l’air, on a trois zéros avant le premier chiffre significatif,
d’où il résulte qu’on peut considérer l’indice des gaz comme égal à 1 (pour des
conditions normales de température et de pression) ;
• pour les solides et les liquides usuels, l’indice est compris entre 1 et 2. On retiendra
que n verre = 1,5 et n eau = 1,33.
Remarque
En optique, on utilise des verres en silicates de potassium et calcium (Crown) et de
potassium et plomb (Flint). Les Flint sont plus dispersifs et réfringents que les Crown.
11.3 APPLICATIONS
11.3.1 Mesure des indices optiques
a) Intérêt
La mesure des indices optiques d’un solide ou d’un liquide est une opération courante.
Elle intervient aussi bien dans l’industrie agroalimentaire que pharmaceutique ou pétrochimique. En effet, la mesure de l’indice optique d’un liquide est un moyen de contrôler
la concentration d’une substance donnée. Par exemple, on peut contrôler la concentration d’antigel dans le liquide de refroidissement des moteurs, ou celle de savon dans
les liquides de nettoyage. Ou encore contrôler la pureté d’émulsions ou de solutions
utilisées dans la fabrication de médicaments, ou déterminer si une huile de tournesol
vendue dans le commerce a été mélangée avec des huiles bon marché. Citons enfin
l’utilisation de ce procédé par les viticulteurs afin de tester la concentration en sucre
du raisin pour déterminer le moment optimal pour la vendange. Toutes ces mesures
d’indice sont réalisées à l’aide d’un réfractomètre. Pour les solides et les liquides, les
deux réfractomètres les plus utilisés sont le réfractomètre d’Abbe et le réfractomètre de
Pulfrich. Une précision sur la quatrième décimale de l’indice de réfraction est aisément
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
237
“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 237 — #247
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c) Propriétés des indices optiques
Nous avons défini plus haut l’indice optique comme le rapport de la vitesse de la lumière
dans le vide à celle dans le milieu transparent homogène et isotrope considéré. De ce
fait, l’indice optique du vide vaut 1. Pour un milieu transparent, on a nécessairement
que l’indice est toujours supérieur ou égal à 1. On a les propriétés suivantes :
• n vide = 1 ;
• n 1 ;
• en général, la vitesse de la lumière dans un milieu dépend de la fréquence : dans
le verre par exemple, les radiations rouges se déplacent plus rapidement que les
radiations bleues. On appelle indice moyen l’indice correspondant aux radiations
jaunes. On appelle dispersion la différence entre les indices extrêmes. La dispersion
par l’eau de pluie est à la base du phénomène de l’arc-en-ciel
Site web
;
• l’indice moyen de l’air est n air = 1,0002926. Il varie très peu avec la fréquence des
autres radiations de la lumière blanche ;
• pour tous les gaz autres que l’air, on a trois zéros avant le premier chiffre significatif,
d’où il résulte qu’on peut considérer l’indice des gaz comme égal à 1 (pour des
conditions normales de température et de pression) ;
• pour les solides et les liquides usuels, l’indice est compris entre 1 et 2. On retiendra
que n verre = 1,5 et n eau = 1,33.
Remarque
En optique, on utilise des verres en silicates de potassium et calcium (Crown) et de
potassium et plomb (Flint). Les Flint sont plus dispersifs et réfringents que les Crown.
11.3 APPLICATIONS
11.3.1 Mesure des indices optiques
a) Intérêt
La mesure des indices optiques d’un solide ou d’un liquide est une opération courante.
Elle intervient aussi bien dans l’industrie agroalimentaire que pharmaceutique ou pétrochimique. En effet, la mesure de l’indice optique d’un liquide est un moyen de contrôler
la concentration d’une substance donnée. Par exemple, on peut contrôler la concentration d’antigel dans le liquide de refroidissement des moteurs, ou celle de savon dans
les liquides de nettoyage. Ou encore contrôler la pureté d’émulsions ou de solutions
utilisées dans la fabrication de médicaments, ou déterminer si une huile de tournesol
vendue dans le commerce a été mélangée avec des huiles bon marché. Citons enfin
l’utilisation de ce procédé par les viticulteurs afin de tester la concentration en sucre
du raisin pour déterminer le moment optimal pour la vendange. Toutes ces mesures
d’indice sont réalisées à l’aide d’un réfractomètre. Pour les solides et les liquides, les
deux réfractomètres les plus utilisés sont le réfractomètre d’Abbe et le réfractomètre de
Pulfrich. Une précision sur la quatrième décimale de l’indice de réfraction est aisément
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