Réflexion totale
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Le rayon est totalement réfléchi.
Le rayon est totalement réfléchi.

En optique géométrique, un rayon lumineux traversant une séparation entre deux milieux d'indices optiques différents peut subir une réflexion et une réfraction. Lorsqu'il n'y a pas de rayon réfracté, on dit qu'il subit une réflexion totale (En optique géométrique, un rayon lumineux traversant une séparation entre deux milieux d'indices optiques différents peut subir une réflexion et une réfraction. Lorsqu'il n'y a...).

Les lois de Snell-Descartes (Les lois de Snell-Descartes décrivent le comportement de la lumière à l'interface de deux milieux. Ces lois sont au nombre de deux, une pour la réflexion et une pour la réfraction. Avec la propagation rectiligne de la lumière dans les...) permettent de prédire dans quelle direction le rayon réfléchi se propage (voir figure ci-contre). Elles expliquent aussi le phénomène de la réflexion totale.

En effet, la loi de Snell-Descartes pour la réfraction (En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci change entre deux milieux. Typiquement, cela se produit à...), n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\, (voir figure), permet de montrer qu'il existe un angle limite à partir duquel la réfraction est impossible. Cela n'est possible que dans le cas où n1 > n2n1 et n2 sont les indices de réfraction de chaque milieu.

Sur le schéma ci-contre, l'angle θ1 est plus petit que l'angle limite et le rayon rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) est à la fois réfléchi et réfracté. Pour le rayon bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446...) incident selon l'angle θ2 supérieur à l'angle critique, il y a réflexion totale. L'angle limite est donné par la loi de Snell-Descartes, et l'on a:

\theta_l = \arcsin\left( \frac{n_2}{n_1}\right)

La mesure de l'angle limite permet ainsi de connaître le rapport de l'indice de réfraction (L'indice de réfraction provient du phénomène de réfraction qui désigne le changement de direction de la lumière au passage d'un milieu à un autre. La notion d'indice a...) des deux matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.), et si l'un est connu de mesurer l'autre. Ce principe est utilisé dans les réfractomètres.


Onde évanescente (Les ondes évanescentes apparaissent de façon générale comme des solutions possibles des équations de Maxwell en présence d'interfaces, planes ou non. Elles font...), réflexion totale frustrée

Si la réflexion totale empêche l'existence d'une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) réfractée pouvant se propager dans le milieu le moins réfringent, il y persiste néanmoins une onde qui ne se propage pas, à proximité immédiate du dioptre (En optique, un dioptre est une surface séparant deux milieux transparents d'indices de réfraction différents. Si la lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène et isotrope, elle est...). Cette onde évanescente a une amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) décroissante exponentiellement lorsqu'on s'éloigne du dioptre, et elle est indépendante du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). L'électrodynamique (L'électrodynamique est la discipline physique qui étudie et traite des actions dynamiques entre les courants électriques.) des milieux continus permet son calcul. Ce phénomène est notamment utilisé par le microscope de fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à caractériser un matériau.) par réflexion totale interne (En optique géométrique, un rayon lumineux traversant une séparation entre deux milieux d'indices optiques différents peut subir une réflexion et une réfraction. Lorsqu'il n'y a pas de rayon...).

Cette onde permet d'obtenir le phénomène de réflexion totale frustrée : en accolant un second dioptre au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la continuité en...) du premier, il est possible de récupérer une partie de l'onde évanescente, et tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) se passe comme s'il n'y avait pas eu réflexion totale. En effet, une partie de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet)...) est réfractée.

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