Simulateur de réfraction — loi de Snell-Descartes

La loi de Snell-Descartes, n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂), décrit le changement de direction d'une onde traversant deux milieux d'indices différents. Cette déviation est due à la variation de la vitesse de phase v = c/n. Si la lumière passe dans un milieu moins réfringent, une réflexion totale se produit au-delà de l'angle critique.

Lorsque la lumière passe d'un milieu à un autre – par exemple de l'eau à l'air –, sa vitesse change, et ce changement la fait dévier à la surface. La loi de Snell-Descartes, n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂), en fait une prédiction exacte du nouvel angle. Plus l'écart entre les deux indices de réfraction est grand, plus la déviation est marquée. C'est pourquoi une paille dans un verre d'eau paraît cassée à la surface : la lumière venant de sa partie immergée atteint votre œil par un trajet brisé.

Le principe de Fermat énonce que la lumière suit, entre deux points, le trajet de moindre temps – et la loi de Snell-Descartes en découle directement. Comme la lumière est plus lente dans le milieu le plus dense, dévier à la frontière lui permet de parcourir moins de distance dans le matériau lent, tout comme un sauveteur court plus longtemps sur le sable pour moins nager. En minimisant le temps de parcours total, on retrouve exactement n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂).