Chapitre 11 • Nature et propagation de la lumière
obtenue avec ces réfractomètres. Pour les gaz, les indices étant tous très voisin de 1, on
utilise des méthodes interférométriques pour une plus grande précision.
b) Réfractomètres d’Abbe et de Pulfrich
Les réfractomètres d’Abbe et de Pulfrich reposent tous les deux sur le même principe.
On dépose sur un prisme d’indice très élevé (N 1,7) et d’angle au sommet A un
extrait de la substance dont on cherche à mesurer l’indice n, supposé inférieur à N. Cette
substance est illuminée de façon uniforme et la lumière qui la traverse est réfractée dans
le prisme d’indice N (Fig. 11.11).
Figure 11.11 Principe des réfractomètres d’Abbe et de
Pulfrich
Les rayons incidents en I sur le dioptre substance-prisme entre 0
◦ et 90
◦ sont réfractés
dans le prisme entre 0
◦ et i lim . En sortie du prisme, on dispose une lunette collectrice.
Le rayon extrême dans le prisme est réfracté en I’ sur le dioptre prisme-air et émerge en
faisant l’angle i’ lim . Au-delà de cet angle, aucun rayon n’est réfracté dans l’air (réflexion
totale). Le champ observé dans la lunette présente donc deux plages, l’une sombre
(aucun rayon), l’autre claire (zone illuminée). L’application des lois de Snell-Descartes
conduit à la relation suivante :
n = N · sin
A − arc sin
sin
i
′
lim
/N
.
Pour le réfractomètre d’Abbe, A = 60
◦ . Pour le réfractomètre de Pulfrich, A = 90
◦ .
Ainsi, connaissant l’indice de réfraction N du prisme, et l’angle au sommet A de celuici, on peut en déduire l’indice de réfraction n de la substance S en effectuant une
détermination expérimentale de l’angle i’ lim entre la normale à la face de sortie du
prisme et le rayon extrême émergeant du prisme. Il suffit pour cela de repérer la limite
entre la zone sombre et la zone claire observée à travers la lunette lorsqu’on éclaire le
système étudié sous une incidence rasante d’un faisceau lumineux monochromatique.
11.3.2 Guidage de la lumière – Fibre optique
Le phénomène de réflexion totale permet d’utiliser des substances transparentes solides
ou liquides pour guider la lumière. À condition que cette substance forme un conduit
d’indice supérieur à celui du milieu environnant, tout rayon entrant dans le conduit se
propagera par réflexions totales successives à l’interface conduit-milieu extérieur. Ce
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 238 — #248
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obtenue avec ces réfractomètres. Pour les gaz, les indices étant tous très voisin de 1, on
utilise des méthodes interférométriques pour une plus grande précision.
b) Réfractomètres d’Abbe et de Pulfrich
Les réfractomètres d’Abbe et de Pulfrich reposent tous les deux sur le même principe.
On dépose sur un prisme d’indice très élevé (N 1,7) et d’angle au sommet A un
extrait de la substance dont on cherche à mesurer l’indice n, supposé inférieur à N. Cette
substance est illuminée de façon uniforme et la lumière qui la traverse est réfractée dans
le prisme d’indice N (Fig. 11.11).
Figure 11.11 Principe des réfractomètres d’Abbe et de
Pulfrich
Les rayons incidents en I sur le dioptre substance-prisme entre 0
◦ et 90
◦ sont réfractés
dans le prisme entre 0
◦ et i lim . En sortie du prisme, on dispose une lunette collectrice.
Le rayon extrême dans le prisme est réfracté en I’ sur le dioptre prisme-air et émerge en
faisant l’angle i’ lim . Au-delà de cet angle, aucun rayon n’est réfracté dans l’air (réflexion
totale). Le champ observé dans la lunette présente donc deux plages, l’une sombre
(aucun rayon), l’autre claire (zone illuminée). L’application des lois de Snell-Descartes
conduit à la relation suivante :
n = N · sin
A − arc sin
sin
i
′
lim
/N
.
Pour le réfractomètre d’Abbe, A = 60
◦ . Pour le réfractomètre de Pulfrich, A = 90
◦ .
Ainsi, connaissant l’indice de réfraction N du prisme, et l’angle au sommet A de celuici, on peut en déduire l’indice de réfraction n de la substance S en effectuant une
détermination expérimentale de l’angle i’ lim entre la normale à la face de sortie du
prisme et le rayon extrême émergeant du prisme. Il suffit pour cela de repérer la limite
entre la zone sombre et la zone claire observée à travers la lunette lorsqu’on éclaire le
système étudié sous une incidence rasante d’un faisceau lumineux monochromatique.
11.3.2 Guidage de la lumière – Fibre optique
Le phénomène de réflexion totale permet d’utiliser des substances transparentes solides
ou liquides pour guider la lumière. À condition que cette substance forme un conduit
d’indice supérieur à celui du milieu environnant, tout rayon entrant dans le conduit se
propagera par réflexions totales successives à l’interface conduit-milieu extérieur. Ce
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