Mur des sciences - Loi de Snell

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La loi de Snell (également connue sous le nom de loi de Snell-Descartes et loi de réfraction) est une formule utilisée pour décrire la relation entre les angles d'incidence et de réfraction, en se référant à la lumière ou à d'autres ondes traversant une frontière entre deux milieux isotropes différents, tels comme l'eau, le verre ou l'air. La loi porte le nom de Willebrord Snellius, un astronome et mathématicien néerlandais, connu dans le monde anglais sous le nom de Snell.Réfraction de la lumière à l'interface entre deux milieux d'indices de réfraction différents, avec n2 > n1. La vitesse étant plus faible dans le second milieu (v2 < v1), l'angle de réfraction θ2 est inférieur à l'angle d'incidence 1 ; c'est-à-dire que le rayon dans le milieu d'indice plus élevé est plus proche de la normale.
En optique, la loi est utilisée en traçage de rayons pour calculer les angles d'incidence ou de réfraction, et en optique expérimentale pour trouver l'indice de réfraction d'un matériau. La loi est également satisfaite dans les méta-matériaux, qui permettent à la lumière d'être courbée « vers l'arrière » à un angle de réfraction négatif avec un indice de réfraction négatif.La loi de Snell stipule que le rapport des sinus des angles d'incidence et de réfraction est équivalent au rapport des vitesses de phase dans les deux milieux, ou équivalent à l'inverse du rapport des indices de réfraction.La loi découle du principe de moindre temps de Fermat, qui à son tour découle de la propagation de la lumière sous forme d'ondes.Introduction d'une page du manuscrit d'Ibn Sahl montrant sa découverte de la loi de la réfraction.
Ptolémée, à Alexandrie, en Égypte, avait trouvé une relation concernant les angles de réfraction, mais elle était inexacte pour les angles qui n'étaient pas petits. Ptolémée était convaincu qu'il avait trouvé une loi empirique précise, en partie en raison de la légère modification de ses données pour s'adapter à la théorie. Alhazen, dans son livre d'optique (1021), s'est approché de la découverte de la loi de la réfraction, bien qu'il n'ait pas fait ce pas.La loi finalement nommée d'après Snell a été décrite pour la première fois avec précision par le scientifique persan Ibn Sahl au tribunal de Bagdad en 984. Dans le manuscrit On Burning Mirrors and Lenses, Sahl a utilisé la loi pour dériver des formes de lentilles qui focalisent la lumière sans aberrations géométriques.