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En physique des ondes, la réfraction désigne la courbe d'une onde (notamment optique, acoustique ou sismologique) à l'interface entre deux milieux aux vitesses de phase différentes sur le plan chimique ou physique (densité, impédance, température...) La réfraction se traduit par une modification de l'orientation : du front d'onde : c'est la ligne que décrit une vague dans l'eau (optique physique et sismologie) ; du rayon : c'est la direction de propagation de l'onde, perpendiculaire au front d'onde (optique géométrique). Les deux changements d'orientation sont équivalents dans le cas de la réfraction, cependant on préférera le premier pour expliquer le phénomène, et le second pour le quantifier. La lumière est déviée lorsqu'elle passe d'un milieu transparent à un autre (par exemple : de l'air à l'eau, ou le contraire...). C'est ce phénomène qu'on observe lorsque l'on regarde une paille dans un verre : celle-ci paraît brisée. Cette « fracture » apparente est à l'origine du mot « réfraction ». La lumière est dite « réfractée » et la propriété qui caractérise les différents milieux transparents est la « réfringence ». On distingue la réfraction diffuse de la réfraction parfaite : si l'on considère un mince faisceau de lumière, un rayon, alors : dans le cas de la réfraction diffuse, le rayon incident se sépare en une multitude de rayons dans le second milieu de propagation ; dans le cas de la réfraction parfaite, on n'a qu'un seul rayon dans le second milieu. La réfraction diffuse est le cas général dans la nature. En effet, pour qu'il y ait réfraction parfaite, il faut que le dioptre (la surface de séparation entre les milieux) soit parfaitement lisse et que le second milieu soit parfaitement transparent, et en particulier amorphe ou monocristallin. Dans la nature, cela ne se rencontre en général que pour une eau sans ride sans particule en suspension (non turbide). On sait par contre fabriquer des systèmes artificiels ayant une réfraction parfaite, en particulier des systèmes air-verre ou air-plastiques.

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Réfraction

Onde

vignette|Propagation d'une onde. Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu. Elle se déplace avec une vitesse déterminée qui dépend des caractéristiques du milieu de propagation. vignette|Une vague s'écrasant sur le rivage. Il existe trois principaux types d'ondes : les ondes mécaniques se propagent à travers une matière physique dont la substance se déforme. Les forces de restauration inversent alors la déformation.

Principe de Huygens-Fresnel

Le principe de Huygens-Fresnel est une théorie ondulatoire (Fresnel disait vibratoire) de la lumière exposée par Augustin Fresnel dans son Mémoire sur la diffraction de la lumière soumis à l'Académie des Sciences de Paris en 1818. Dans ce mémoire, Fresnel a exploité les concepts exposés en 1690 par Christian Huygens dans son Traité de la lumière (chaque point du front d'onde est source d'ondelettes sphériques secondaires) et les a complétés avec le principe des interférences pour expliquer les phénomènes de propagation, diffraction et d'interférences lumineuses.