Soutenance mémoire
Introduction générale
PARTIE I : CONTEXTE GENERAL
CHAPITRE I : ETUDE GENERALE SUR LA REFRACTION
CHAPITRE II : PRESENTATION DE L’ATMOSPHERE
CHAPITRE III : INDICE DE REFRACTION
PARTIE II : PARAMETRES UTILISES POUR LE CALCUL
CHAPITRE I : VARIATION DES PARAMETRES PRESSION ET TEMPERATURE AU NIVEAU DE L’ATMOSPHERE
CHAPITRE II : LE GLOBAL POSITIONING SYSTEM OU GPS
CHAPITRE III : LOIS DE DESCARTES
PARTIE III : CALCUL DE L’INDICE DE REFRACTION ET INTERPRETATIONS
CHAPITRE I : LES DEMARCHES
CHAPITRE II : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
Conclusion générale
Rapport PFE, mémoire et thèse avec la catégorie météorologie
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CONTEXTE GENERAL
Etude générale sur la réfraction
Le fait de voir le Soleil à l’horizon sous une forme oblongue, légèrement aplatie, est un effet de la réfraction atmosphérique, observable également pour la lune. La réfraction atmosphérique est beaucoup plus importante pour des objets proches de l’horizon que pour des objets plus près du zénith. Si les observations proches de l’horizon ne peuvent être évitées, il est possible, sur certains instruments d’optique, de compenser les décalages dus à la réfraction atmosphérique ainsi que les effets de la dispersion. Néanmoins la réfraction atmosphérique dépend également de la pression atmosphérique et de la température, les systèmes permettant de compenser correctement tous les effets sont technologiquement compliqués et souvent d’un coût prohibitif. Le problème est encore plus compliqué lorsque la réfraction atmosphérique est non-homogène notamment à la rencontre de turbulences dans l’air.
Historique sur la réfraction :
Une première approche de la loi de réfraction fut entreprise par Ptolémée au II e siècle, faisant correspondre dans un tableau les angles d’incidence et les angles de réfractions de la lumière pour les interfaces air/eau, air/verre et eau/verre. Ces valeurs semblent obéir à une loi mais Ptolémée ne les traduit pas par une formule mathématique et leur correspondance avec les valeurs réelles reste approximative.
La question du rapport entre angle de réfraction et angle d’incidence fut aussi posée par Ibn Sahl au X e siècle, faisant de lui un des précurseurs de l’élaboration de la loi de réfraction. Il utilise comme caractéristique de l’opacité du milieu un rapport qui correspond au rapport des sinus, c’est-à-dire à l’indice. Ibn al-Haytham, à la même époque, lia la vitesse de la lumière à la densité de matière, mais ne donne pas de loi ni de table analysant la réfaction. Au contraire, Vitellion dans sa traduction et analyse de l’œuvre d’Ibn al-Haytham indique une table récapitulant l’ angle de réfraction, d’incidence et de déviation pour les interfaces air verre et air-eau.
Pour Vitellion, les résultats indiquent que la fonction ?− ? ? est croissante, où i et r sont les angles d’incidence et de réfraction. Malgré ces déductions, il apparaît que la reproduction des tables de réfraction est faussée, volontairement ou involontairement, en contradiction avec l’expérience, plus encore que les tables jadis écrites par Ptolémée.
Kepler, en 1604, analysant les résultats de Vitellion dans son « Des choses oubliées dans Witelo », trouve une loi de réfraction issue de raisonnements assez abscons :
? = ? + ? ? ???? ( 1)
Cette constante k est propre à un milieu donné et constitue pour Kepler une caractéristique des matériaux. Lorsqu’on la rapporte aux lois de réfraction découvertes plus tard, elle équivaut à
? = 1 − 1 ? ( 2) , et est sans doute une des premières approches réelles du concept d’indice de réfraction. La loi en sinus de la réfraction aurait été découverte, quoique non publiée, au début des années 1600 par Thomas Harriot. La théorie d’Ibn Sahl fut redécouverte plus tard, de manière très confidentielle vers 1621, par le mathématicien hollandais Willebrord Snell Van Royen. René Descartes publia cette loi de la réfraction dans « La Dioptrique » en 1637.
Descartes avait démontré la relation en se basant sur des hypothèses fausses sur la vitesse de la lumière. Il fallut attendre Christian Huygens en 1678 pour que la démonstration de la relation soit faite sur une base théorique saine ainsi que Isaac Newton en 1672 pour émettre l’hypothèse selon laquelle l’indice de réfraction est propre à chaque longueur d’onde, ce qui provoque la dispersion des couleurs d’un faisceau de lumière blanche passant par un prisme.
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