Exercices
CHAPITRE 4 – ONDE LUMINEUSE
APPROFONDIR
4.7 Redistribution sélective de la lumière ()
Lors de l’impact de la lumière sur un objet
quelconque on observe trois phénomènes : la
lumière est réfléchie (c’est-à-dire renvoyée directement dans le milieu transparent d’où elle
provient), transmise (elle traverse l’objet) ou
absorbée. La partie absorbée de l’énergie lumineuse est en général convertie sous une forme
d’énergie non visible : thermique, électrique,
chimique, biologique ; chez les végétaux, elle
actionne le processus de photosynthèse.
flux
flux
flux
flux
incident
réfléchi
transmis
absorbé
Les fractions de l’énergie lumineuse réfléchie, transmise et absorbée dépendent, pour un objet
donné, de la longueur d’onde et sont notées respectivement : R(λ ), T (λ ) et A(λ ).
1. Justifier la relation, vérifiée pour toute longueur d’onde λ : R(λ ) + A(λ ) + T(λ ) = 1.
2. Il y a deux types de réflexion : les surfaces polies réfléchissent la lumière à la manière d’un
miroir (réflexion spéculaire) et les surfaces rugueuses réfléchissent la lumière en la renvoyant
dans toutes les directions à la fois (réflexion diffuse). Une surface a un bon poli optique, si
les aspérités superficielles sont inférieures au moins au dixième de la longueur d’onde la plus
courte du spectre visible. Quelle est alors la dimension maximale de ces aspérités ?
3. Quel est l’aspect visuel d’un objet parfaitement absorbant pour toutes les longueurs d’onde
(A(λ ) = 1 quel que soit λ ) ?
4. Une plante verte utilise-t-elle l’intégralité des radiations vertes dans son développement ?
5. Un tissu bleu est examiné à la lumière d’un néon ne contenant pas de radiations bleues.
Décrire son apparence visuelle. Justifier la réponse.
4.8 Absorption de la lumière par l’eau ()
Lorsqu’une lumière monochromatique de longueur λ traverse une épaisseur L d’eau, la
puissance lumineuse est multipliée par le facteur de transmission :
T (λ ) = exp(−α(λ )L),
où α(λ ) est appelé coefficient d’absorption.
La figure représente le coefficient d’absorption de l’eau en fonction de la longueur d’onde
pour le spectre visible.
400
500
600
700
0, 5
1, 0
α(m −1 )
λ (nm)
1. Quelle est d’après cette courbe la couleur de la radiation la plus absorbée par l’eau ? Pour
cette radiation, quel est le facteur de transmission lorsque l’épaisseur traversée vaut 10 cm ?
2 m ? Quel est le facteur de transmission pour la longueur d’onde la moins absorbée ?
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CHAPITRE 4 – ONDE LUMINEUSE
APPROFONDIR
4.7 Redistribution sélective de la lumière ()
Lors de l’impact de la lumière sur un objet
quelconque on observe trois phénomènes : la
lumière est réfléchie (c’est-à-dire renvoyée directement dans le milieu transparent d’où elle
provient), transmise (elle traverse l’objet) ou
absorbée. La partie absorbée de l’énergie lumineuse est en général convertie sous une forme
d’énergie non visible : thermique, électrique,
chimique, biologique ; chez les végétaux, elle
actionne le processus de photosynthèse.
flux
flux
flux
flux
incident
réfléchi
transmis
absorbé
Les fractions de l’énergie lumineuse réfléchie, transmise et absorbée dépendent, pour un objet
donné, de la longueur d’onde et sont notées respectivement : R(λ ), T (λ ) et A(λ ).
1. Justifier la relation, vérifiée pour toute longueur d’onde λ : R(λ ) + A(λ ) + T(λ ) = 1.
2. Il y a deux types de réflexion : les surfaces polies réfléchissent la lumière à la manière d’un
miroir (réflexion spéculaire) et les surfaces rugueuses réfléchissent la lumière en la renvoyant
dans toutes les directions à la fois (réflexion diffuse). Une surface a un bon poli optique, si
les aspérités superficielles sont inférieures au moins au dixième de la longueur d’onde la plus
courte du spectre visible. Quelle est alors la dimension maximale de ces aspérités ?
3. Quel est l’aspect visuel d’un objet parfaitement absorbant pour toutes les longueurs d’onde
(A(λ ) = 1 quel que soit λ ) ?
4. Une plante verte utilise-t-elle l’intégralité des radiations vertes dans son développement ?
5. Un tissu bleu est examiné à la lumière d’un néon ne contenant pas de radiations bleues.
Décrire son apparence visuelle. Justifier la réponse.
4.8 Absorption de la lumière par l’eau ()
Lorsqu’une lumière monochromatique de longueur λ traverse une épaisseur L d’eau, la
puissance lumineuse est multipliée par le facteur de transmission :
T (λ ) = exp(−α(λ )L),
où α(λ ) est appelé coefficient d’absorption.
La figure représente le coefficient d’absorption de l’eau en fonction de la longueur d’onde
pour le spectre visible.
400
500
600
700
0, 5
1, 0
α(m −1 )
λ (nm)
1. Quelle est d’après cette courbe la couleur de la radiation la plus absorbée par l’eau ? Pour
cette radiation, quel est le facteur de transmission lorsque l’épaisseur traversée vaut 10 cm ?
2 m ? Quel est le facteur de transmission pour la longueur d’onde la moins absorbée ?
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