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La réfraction de la lumière se produit lorsque la lumière double lorsqu'elle passe dans une courbe à travers une interface entre deux matériaux. C'est un phénomène familier aux pêcheurs qui voient leurs lignes de pêche doubler dans l'eau. Plusieurs expériences peuvent être utilisées pour démontrer la réfraction, notamment un prisme pour séparer la lumière dans les couleurs de l'arc-en-ciel.
Bol avec de l'eau
Placez une pièce de monnaie au fond d'un bol. Éloignez-vous jusqu'à ce que la pièce cesse d'être vue par le bord du bol. Puis demandez à quelqu'un de mettre de l'eau dans le bol. Finalement, vous pourrez voir la pièce à cause du changement de lumière car l'image de la pièce passe de manière oblique (dans une courbe) sur la surface air-eau.
Crayon
Insérez un crayon à un angle dans un verre d'eau. D'en haut, le crayon semble plié car la réfraction s'est produite entre l'interface eau-air. Mais lorsque vous regardez le crayon par les côtés du verre, il semble droit, car la lumière passe à travers une surface de verre.
Sur les côtés, vous pouvez également regarder à travers la surface de l'eau. Ensuite, le crayon apparaîtra tordu comme la lumière de la partie du crayon au-dessus de l’eau qui passe obliquement à la surface eau-air.
Cruche d'eau
Voici une expérience qui montre la réfraction d'un rayon de lumière. Cela devrait être fait avec les lumières éteintes pour voir la foudre. Mettez un pichet d'eau dans une boîte à chaussures. Allumez une lampe de poche à travers un trou sur le côté de la boîte. Positionnez le pot de sorte que la lumière y pénètre obliquement. Le rayon se réfractera deux fois: un en entrant dans le bocal et un autre en partant. Le point de l'eau dans le pot est de sorte que le chemin de la lumière devient plus visible.
Le pot peut être ajusté de manière à ce que la réfraction annule la déformation de la lumière apparaissant à la sortie du pot.
Prisme et spectre
En tant qu'expérience distincte, le pot à eau peut être remplacé par un prisme. Le passage d'un rayon de lumière à travers celle-ci illustre la célèbre expérience d'Isaac Newton consistant à diviser la lumière en couleurs de l'arc-en-ciel. Pour permettre aux couleurs de s’étendre, une configuration différente de la boîte à chaussures est préférable. Par exemple, la source de lumière peut être changée dans la boîte à chaussures, éclairée par la fente. Le prisme serait positionné pour recevoir de la lumière. Ainsi, une feuille de carton ou un mur peuvent servir d’écran de projection pour les couleurs.
Production de spectre
Dans les expériences ci-dessus, le prisme et le pichet ont un point d'entrée et un point de sortie pour le rayon lumineux. De même, dans l’expérience du prisme, un spectre arc-en-ciel a été créé, mais pas dans l’expérience du récipient. Les couleurs sont séparées en traversant l'eau, mais un prisme exacerbe le phénomène en réfractant la lumière deux fois. La distance entre le prisme et le mur de projection permet également de séparer les couleurs du spectre. Le pot ne permet la séparation que dans ses limites, surtout si l'angle du point d'entrée et celui du point de sortie dans le pot correspondent bien.