CHAPITRE 4 – ONDE LUMINEUSE
d’aller-retour de la lumière sur une distance de deux fois 3 km, mais ce temps qui est de
l’ordre de 10 −7 s, n’était pas mesurable avec les moyens de l’époque). Au XIX ème siècle des
savants français inventèrent des dispositifs terrestres pour mesurer la vitesse de lumière : la
roue dentée de H. Fizeau et le miroir tournant de L. Foucault. En 1929, l’américain A. Michelson réalisa, avec un miroir tournant, la première mesure de la célérité de la lumière dans
le vide dont le résultat est compatible avec la valeur admise à l’heure actuelle :
c = 2,997 924 58.10
8 ms
−1
.
Cette valeur est actuellement fixée par convention : le mètre est par définition la distance
parcourue par la lumière en
1
299792458
s. Il faut retenir la valeur approchée :
c 3,00.10 8 m·s −1 .
b) Célérité de la lumière dans un milieu transparent, indice optique
Dans un milieu transparent quelconque la vitesse de propagation de l’onde lumineuse est :
v =
c
n
,
où n est l’indice optique du milieu transparent. L’indice optique est un nombre sans dimension, supérieur à 1. Par exemple, l’indice optique de l’eau est 1, 33, l’indice optique d’un
verre courant est 1, 5 mais on sait fabriquer des verre d’indice allant jusqu’à 1, 8 (verre à fort
indice). Un indice optique particulièrement élevé est celui du diamant qui vaut 2, 4.
L’indice de l’air est très proche de 1 et dépend fortement de la température et de la pression.
Dans les conditions normales de température et de pression, soit une pression égale à 1 bar
et une température égale à 273 K, il vaut 1,000 293 . Le plus souvent on assimile l’indice de
l’air à 1 ce qui revient à confondre ce milieu de propagation avec le vide.
Remarque
L’indice optique d’un milieu transparent dépend de la fréquence de l’onde lumineuse.
Ainsi les différentes composantes sinusoïdales d’un signal lumineux ne se propagent
pas toutes à la même vitesse. C’est le phénomène de dispersion, qui est responsable de
la décomposition de la lumière par un prisme.
1.3 Longueurs d’onde et fréquences optiques
a) Lumière monochromatique
Les ondes lumineuses sinusoïdales sont appelées ondes monochromatiques.
Il s’agit d’un modèle théorique dont l’importance vient du fait que les lumières réelles sont
composées de lumières monochromatiques.
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d’aller-retour de la lumière sur une distance de deux fois 3 km, mais ce temps qui est de
l’ordre de 10 −7 s, n’était pas mesurable avec les moyens de l’époque). Au XIX ème siècle des
savants français inventèrent des dispositifs terrestres pour mesurer la vitesse de lumière : la
roue dentée de H. Fizeau et le miroir tournant de L. Foucault. En 1929, l’américain A. Michelson réalisa, avec un miroir tournant, la première mesure de la célérité de la lumière dans
le vide dont le résultat est compatible avec la valeur admise à l’heure actuelle :
c = 2,997 924 58.10
8 ms
−1
.
Cette valeur est actuellement fixée par convention : le mètre est par définition la distance
parcourue par la lumière en
1
299792458
s. Il faut retenir la valeur approchée :
c 3,00.10 8 m·s −1 .
b) Célérité de la lumière dans un milieu transparent, indice optique
Dans un milieu transparent quelconque la vitesse de propagation de l’onde lumineuse est :
v =
c
n
,
où n est l’indice optique du milieu transparent. L’indice optique est un nombre sans dimension, supérieur à 1. Par exemple, l’indice optique de l’eau est 1, 33, l’indice optique d’un
verre courant est 1, 5 mais on sait fabriquer des verre d’indice allant jusqu’à 1, 8 (verre à fort
indice). Un indice optique particulièrement élevé est celui du diamant qui vaut 2, 4.
L’indice de l’air est très proche de 1 et dépend fortement de la température et de la pression.
Dans les conditions normales de température et de pression, soit une pression égale à 1 bar
et une température égale à 273 K, il vaut 1,000 293 . Le plus souvent on assimile l’indice de
l’air à 1 ce qui revient à confondre ce milieu de propagation avec le vide.
Remarque
L’indice optique d’un milieu transparent dépend de la fréquence de l’onde lumineuse.
Ainsi les différentes composantes sinusoïdales d’un signal lumineux ne se propagent
pas toutes à la même vitesse. C’est le phénomène de dispersion, qui est responsable de
la décomposition de la lumière par un prisme.
1.3 Longueurs d’onde et fréquences optiques
a) Lumière monochromatique
Les ondes lumineuses sinusoïdales sont appelées ondes monochromatiques.
Il s’agit d’un modèle théorique dont l’importance vient du fait que les lumières réelles sont
composées de lumières monochromatiques.
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