Mettre une pièce de monnaie dans une assiette creuse puis la fixer des yeux tout en reculant. A partir d'un moment, vous n'apercevez plus la pièce.
Comment la revoir (en restant à cet endroit ) sans bouger la pièce ?

Il faut donc mettre une pièce au fond d'une assiette creuse (non transparente) . Tout en fixant des yeux la pièce, reculer. A un endroit bien précis, vous n'apercevrez plus la pièce. Pour l'apercevoir à nouveau de cet endroit, il suffit de mettre de l'eau dans l'assiette en prenant garde de ne pas faire bouger la pièce. Revenez à l'endroit où vous n'aperceviez plus la pièce, maintenant, miracle, vous l'apercevez !

Ce curieux phénomène optique est du à la réfraction de la lumière. Mais qu'est-ce que la réfraction de la lumière ? Et quelles sont les lois qui la régissent ?
La réfraction de la lumière est le passage de la lumière d'un milieu transparent dans un autre. Elle provoque en général, un changement de direction de propagation de la lumière.
Dans les milieux transparents et homogènes, la lumière se propage en ligne droite. De plus , chaque milieu homogène et transparent est caractérisé par son indice de réfraction n .
Soit un rayon lumineux incident (qui arrive) faisant un angle i₁ avec la normale à la surface. Le rayon réfracté (qui a changé de milieu) fait maintenant un angle i₂ avec la normale.

Lois de la réfraction (lois de Descartes) :

• Le rayon réfracté est dans le plan d'incidence.
• Les angles d'incidences et de réfraction sont liés par la relation :

Lorsque l'on aperçoit la pièce cela veut dire qu'il y a de rayons lumineux qui proviennent de la pièce jusque dans nos yeux. A force de reculer, il arrive un moment où les rayons lumineux qui pourraient atteindre nos yeux sont arrêtés par l'assiette (opaque) . Les rayons, eux, qui ne sont pas arrêtés par l'assiette , nous passent par dessus.
Lorsque l'on ajoute de l'eau (d'indice de réfraction 1,33) les rayons lumineux qui viennent de la pièce et qui vont passer de l'eau dans l'air (d'indice 1) , vont être déviés. L'angle réfracté sera plus grand que l'angle incident (d'après la loi de Descartes). Ainsi des rayons qui nous passaient dessus pourront maintenant nous atteindre.

Un milieu homogène transparent est caractérisé par son indice de réfraction n .

n = c/v avec c vitesse de la lumière dans le vide et v vitesse de la lumière dans le milieu considéré.