Qu'est-ce que l'indice de réfraction ?
L'indice de réfraction, noté n, est un nombre sans dimension qui indique à quelle vitesse la lumière se propage dans un milieu par rapport à sa vitesse dans le vide. On le définit comme le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide (c ≈ 299 792 458 m/s) et la vitesse de la lumière dans le milieu (v). Comme la lumière ralentit toujours en traversant la matière, n est toujours supérieur ou égal à 1. Parmi les valeurs courantes, on retrouve 1,0003 pour l'air, 1,33 pour l'eau et environ 1,5 pour le verre ordinaire.
Comment utiliser ce calculateur
Saisissez la vitesse de la lumière dans le milieu (en mètres par seconde) ainsi que la vitesse de la lumière dans le vide. Cette dernière est préréglée à 299 792 458 m/s, mais vous pouvez la modifier si vous préférez une valeur arrondie comme \(3\times10^8\). Le calculateur divise c par v et affiche instantanément l'indice de réfraction.
La formule expliquée
L'équation de base est $$n = \frac{c}{v}$$ Ici, c représente la vitesse universelle de la lumière dans le vide et v la vitesse de phase (plus lente) à l'intérieur du matériau. Plus l'indice est élevé, plus la lumière ralentit et plus elle se courbe fortement à la surface, comme le décrit la loi de Snell-Descartes.
Exemple concret
Imaginons que la lumière traverse un milieu à v = 225 000 000 m/s alors que la vitesse dans le vide est de c = 299 792 458 m/s. On obtient alors $$n = \frac{299\,792\,458}{225\,000\,000} \approx 1{,}3324$$ Cette valeur est proche de l'indice de réfraction de l'eau : le matériau courberait et ralentirait donc la lumière à peu près comme le fait l'eau.
FAQ
L'indice de réfraction peut-il être inférieur à 1 ? Pour la vitesse de phase dans certains matériaux (comme les rayons X dans certains milieux), il peut être légèrement inférieur à 1, mais pour la lumière visible dans les matériaux ordinaires, il reste toujours ≥ 1.
L'indice de réfraction est-il constant ? Non : il varie légèrement selon la longueur d'onde de la lumière, un phénomène appelé dispersion. C'est précisément pour cette raison qu'un prisme décompose la lumière blanche en couleurs.
Quelles unités dois-je utiliser ? Employez les mêmes unités pour les deux vitesses (généralement des m/s). Comme n est un rapport, les unités s'annulent et le résultat est sans dimension.
