Un prisme équilatéral repose sur un miroir plan. Un pinceau lumineux de lumière jaune arrive sous incidence i sur le miroir en I, puis rencontre le prisme en J et le traverse avec une direction parallèle au miroir.

1. Représentez qualitativement le trajet du rayon jaune en sortie du prisme. Justifiez sans calcul.

· Le rayon lumineux jaune arrive en J sous une i' Il est ensuite dévié selon la seconde loi de Descartes. Il va se rapprocher de la normale, l’indice du prisme étant à celui de l’air, l’angle de réfraction en J est r.
· En tenant compte de la géométrie du prisme, il arrive en K avec un incidence égal à . Il émerge donc du prisme en faisant un angle i’ avec la normale.
en J : sin i’ = n sin r, et en K : n sin r = sin i’.
Par , on en déduit que le rayon vient frapper le miroir en L avec une incidence i. Il y est alors réfléchi

2. L’indice du prisme diminue légèrement lorsque la longueur d’onde augmente. Représentez qualitativement , en justifiant sans calcul, les trajets respectifs, complets, d’un pinceau de lumière bleue et de lumière jaune.

Le rayon bleu sera plus que le rayon jaune. On en déduit le trajet des deux rayons. On constate que le rayon bleu vient frapper le miroir en un point qui est plus proche du prisme (avant L).

3. Le pinceau lumineux provient désormais d’une source de lumière blanche. Qu’observe-t-on sur le miroir en I, puis en sortie du prisme ?
Lorsque le pinceau lumineux se réfléchit en I, tous les rayons sont réfléchis de la même manière quelle que soit leur . En plaçant un écran sur le trajet de la lumière au delà de I, on observe un tache . Le prisme la lumière blanche . Les rayons émergeant du prisme frappe le miroir en des points différents. Les angles de réflexion différent. En plaçant un écran près du miroir après réflexion, on observe le continu de la lumière blanche, semblable à un arc en ciel.


4. Tacer qualitativement le trajet du rayon jaune si on accole au premier prisme un deuxième prisme identique, placé tête bêche. Justifiez brièvement.

A la surface séparant les deux prismes, le rayon n'est pa dévié, car le milieu de propagation ne change pas. En K, du fait de la symétrie des prismes, il émerge avec un angle et ne peut pas se réfléchir sur le miroir. L’air étant moins que le prisme, le rayon réfracté s’écarte de la normale.