Chapitre 14 – T.P. : Spectroscopie à prisme
Avec la relation A = r + r et les deux relations précédentes, on peut écrire une
première condition pour qu’il n’y ait pas réflexion totale sur la deuxième face :
A 2R lim
(14.5)
Figure 14.3 Prisme à réflexion
totale.
Par exemple, pour n = 1,5, R lim = 41,8 ◦ .
Ainsi, un prisme à angle droit (Cf. figure 14.3)
sera un prisme à réflexion totale. On utilise
des prismes à réflexion totale dans les appareils
photos à « visée reflex », c’est-à-dire à visée à
travers l’objectif. On se sert de prismes plutôt
que de miroirs car ils sont plus faciles à manipuler et moins fragiles (en particulier le verre
ne se corrode pas).
Quelle est maintenant la condition sur l’angle
d’incidence i ?
À la limite, r = R lim donc r = A − R lim . On peut calculer alors l’angle limite
d’incidence i lim par :
sin i lim = n sin r = n sin(A − R lim )
(14.6)
Si i > i lim , r > A − R lim et r < R lim : il n’y a pas réflexion totale. Pour A = 60 ◦ et
n = 1,5, on trouve i lim = 27,9 ◦ .
Pour ne pas avoir de réflexion totale, il est nécessaire que i lim < i <
p
2
donc on a
toujours intérêt à envoyer de la lumière sur un prisme avec une forte incidence.
2.5 Existence d’un minimum de déviation
Si on éclaire le prisme en lumière monochromatique et si on fait varier l’angle d’incidence i en partant de i =
p
2
, on s’aperçoit expérimentalement que la déviation
diminue, passe par un minimum noté D m puis augmente à nouveau. Il s’agit de déterminer une relation entre D m , n et A.
D
i
Figure 14.4 Minimum de
déviation.
Pour cela, on utilise le retour inverse de la lumière.
Un angle d’incidence i donne l’angle d’émergence
i et par retour inverse de la lumière, un angle
d’incidence i donnera l’angle d’émergence i. Étant
donné que D = i+i −A, les angles d’incidence i et
i donneront la même déviation. Ainsi, dans le cas
général, la déviation est la même pour deux angles
donc la forme de la courbe de la déviation D en
fonction de l’angle d’incidence est l’une des deux
représentées sur la figure 14.4. Elle présente donc
316
Avec la relation A = r + r et les deux relations précédentes, on peut écrire une
première condition pour qu’il n’y ait pas réflexion totale sur la deuxième face :
A 2R lim
(14.5)
Figure 14.3 Prisme à réflexion
totale.
Par exemple, pour n = 1,5, R lim = 41,8 ◦ .
Ainsi, un prisme à angle droit (Cf. figure 14.3)
sera un prisme à réflexion totale. On utilise
des prismes à réflexion totale dans les appareils
photos à « visée reflex », c’est-à-dire à visée à
travers l’objectif. On se sert de prismes plutôt
que de miroirs car ils sont plus faciles à manipuler et moins fragiles (en particulier le verre
ne se corrode pas).
Quelle est maintenant la condition sur l’angle
d’incidence i ?
À la limite, r = R lim donc r = A − R lim . On peut calculer alors l’angle limite
d’incidence i lim par :
sin i lim = n sin r = n sin(A − R lim )
(14.6)
Si i > i lim , r > A − R lim et r < R lim : il n’y a pas réflexion totale. Pour A = 60 ◦ et
n = 1,5, on trouve i lim = 27,9 ◦ .
Pour ne pas avoir de réflexion totale, il est nécessaire que i lim < i <
p
2
donc on a
toujours intérêt à envoyer de la lumière sur un prisme avec une forte incidence.
2.5 Existence d’un minimum de déviation
Si on éclaire le prisme en lumière monochromatique et si on fait varier l’angle d’incidence i en partant de i =
p
2
, on s’aperçoit expérimentalement que la déviation
diminue, passe par un minimum noté D m puis augmente à nouveau. Il s’agit de déterminer une relation entre D m , n et A.
D
i
Figure 14.4 Minimum de
déviation.
Pour cela, on utilise le retour inverse de la lumière.
Un angle d’incidence i donne l’angle d’émergence
i et par retour inverse de la lumière, un angle
d’incidence i donnera l’angle d’émergence i. Étant
donné que D = i+i −A, les angles d’incidence i et
i donneront la même déviation. Ainsi, dans le cas
général, la déviation est la même pour deux angles
donc la forme de la courbe de la déviation D en
fonction de l’angle d’incidence est l’une des deux
représentées sur la figure 14.4. Elle présente donc
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