Physique

Il y a trois façons dont la lumière peut voyager d’une source à un autre endroit. (Voir Figure 1.) Il peut venir directement de la source à travers l’espace vide, comme du Soleil à la Terre. Ou la lumière peut voyager à travers divers médias, tels que l’air et le verre, jusqu’à la personne. La lumière peut également arriver après avoir été réfléchie, par exemple par un miroir. Dans tous ces cas, la lumière est modélisée comme voyageant en lignes droites appelées rayons. La lumière peut changer de direction lorsqu’elle rencontre des objets (comme un miroir) ou en passant d’un matériau à un autre (comme en passant de l’air au verre), mais elle continue ensuite en ligne droite ou sous forme de rayon. Le mot rayon vient des mathématiques et signifie ici une ligne droite qui prend naissance à un moment donné. Il est acceptable de visualiser les rayons lumineux comme des rayons laser (ou même des représentations de science-fiction de pistolets à rayons).

Les expériences, ainsi que nos propres expériences, montrent que lorsque la lumière interagit avec des objets plusieurs fois plus grands que sa longueur d’onde, elle se déplace en lignes droites et agit comme un rayon. Ses caractéristiques d’onde ne sont pas prononcées dans de telles situations. Comme la longueur d’onde de la lumière est inférieure à un micron (un millième de millimètre), elle agit comme un rayon dans les nombreuses situations courantes où elle rencontre des objets de plus d’un micron. Par exemple, lorsque la lumière rencontre tout ce que nous pouvons observer sans aide, comme un miroir, elle agit comme un rayon, avec seulement des caractéristiques d’onde subtiles. Nous allons nous concentrer sur les caractéristiques des rayons dans ce chapitre.

Puisque la lumière se déplace en lignes droites, changeant de direction lorsqu’elle interagit avec les matériaux, elle est décrite par la géométrie et la trigonométrie simple. Cette partie de l’optique, où l’aspect rayonnant de la lumière domine, est donc appelée optique géométrique. Il y a deux lois qui régissent la façon dont la lumière change de direction lorsqu’elle interagit avec la matière. Ce sont la loi de réflexion, pour les situations dans lesquelles la lumière rebondit sur la matière, et la loi de réfraction, pour les situations dans lesquelles la lumière traverse la matière.

Résumé de la section

Une ligne droite qui prend naissance en un point donné s’appelle un rayon.
La partie de l’optique traitant de l’aspect rayon de la lumière est appelée optique géométrique.
La lumière peut voyager de trois manières d’une source à un autre endroit: (1) directement de la source à travers un espace vide; (2) à travers divers médias; (3) après avoir été réfléchie par un miroir.

Glossaire

rayon: ligne droite qui prend naissance à un certain point

optique géométrique: partie de l’optique traitant de l’aspect rayon de la lumière