Une onde est une perturbation (scalaire ou vectorielle) qui se propage dans un milieu avec une vitesse v. On peut représenter une onde plane par des " plans d’onde " qui caractérise une singularité de la perturbation : on peut repérer par exemple un ventre (ou un nœud) d’amplitude, de vitesse, de pression, de champ électrique… selon la nature de l’onde étudiée.
D'après le principe d'Huygens-Fresnel, chaque point de la surface d'onde se comporte comme une source secondaire qui émet une onde sphérique. La surface d'onde à l'instant t + dt est la courbe enveloppe des ondes émises par les sources secondaires.
Pour la lumière, on considère les rayons qui correspondent à la direction de propagation de l’énergie. Pour une onde plane les rayons sont normaux aux plans d’onde.
La distance entre deux plans d’onde est la longueur d’onde λ (période spatiale).
Elle est liée à la période T de la vibration (période temporelle) par la relation : λ = v.T
On considère deux milieux homogènes séparés par une interface plane (dioptre). La vitesse dans le premier milieu est v1, et v2 dans le second. L’indice du milieu est le rapport entre la vitesse de propagation dans le vide et la vitesse dans le milieu étudié. T étant constant, la longueur d’onde varie avec l’indice du milieu de propagation. Quand l’angle d’incidence i1 sur le dioptre (angle entre les normales au dioptre et aux plans d’onde) est nul, on observe seulement une variation de l’écartement entre les plans d’onde.
Si par contre, l’angle d’incidence est différent de zéro, la différence des vitesses de propagation entraîne une modification de la direction de propagation des rayons : L’angle d’émergence des rayons i2 est différent de l’angle d’incidence. C’est le phénomène de réfraction.
En t, le plan d'onde dans le milieu 1 est IAB. En t + dt, il est A'B' avec AA' = v1.dt ; l'onde secondaire émise par I en t arrive en J à t + dt.
Montrez que les angles i1 et i2 sont liés par la relation :
Utilisation :
L’applet réalise une animation des plans d’onde dans un milieu homogène et dans deux milieux séparés par un dioptre plan pour une incidence nulle et pour une incidence différente de zéro.
L'indice du milieu 2 (jaune) est le double de celui du milieu 1 (vert).
On peut visualiser (ou non) quelques sources de Huygens dans un plan du premier milieu et sur le dioptre. Bien noter le déphasage entre ces sources dans le cas de l'incidence non nulle.
Presser un bouton de la souris pour figer l’animation.