Par Alexandre Tessier & Marie-Anne Delisle

Transcription

1 Avez-vous déjà remarqué, dans tout bon film policier, lorsque le suspect est interrogé, une vitre sépare le policier du criminel? Celle-ci permet au policier de voir le suspect sans que le contraire soit possible. Le suspect peut voir que son reflet. Ce n est pas de la magie, mais simplement un phénomène qui peut être expliqué par la physique. Qu est-ce que la lumière? Premièrement, voyons ensemble la lumière dans tous ces détails. Il existe deux types d onde : les ondes longitudinales et transversales. L onde lumineuse est une onde transversale, c est-à-dire que sa direction de propagation est perpendiculaire à la direction de la perturbation. Pour mieux comprendre, voici une illustration qui démontre bien ce phénomène: James Clerk Maxwell, qui est né le 13 juin 1831 à Edimbourg, est un mathématicien et un physicien reconnu par beaucoup comme ayant révolutionné le XX ième siècle. Il a notamment démontré que les champs électriques et magnétiques se propagent dans l espace sous la forme d une onde et à la vitesse de la lumière. Il est également connu pour avoir réalisé la première photographie en couleur. Il est possible d apercevoir que la lumière, sur ce dessin, se dirige à droite et que les courbes, qui représentent les perturbations, se dirigent de haut en bas. 1

2 La lumière est une onde lumineuse dont la perturbation électromagnétique permet la propagation d énergie lumineuse. Elle n a donc pas besoin d un milieu pour se propager c est pour cette raison que les rayons lumineux du soleil peuvent atteindre la terre. La lumière se dirige en ligne droite. Elle est composée de plusieurs rayons. Ce qui les différencie c est leur longueur d onde. Les ondes transportant le moins d énergie se trouvent à gauche et celles qui en transportent le plus se trouvent à droite. Alhazen, né en 965 à Bassoran dans l actuel Irak, est un mathématicien et un physicien ayant écrit plusieurs livres dont, malheureusement, la plupart n ont pas survécus. C est le premier à avoir mentionné que la lumière voyage en ligne droite. De plus, il a longtemps étudié la propagation de la lumière ainsi que les phénomènes qui l entour. Comme vous pouvez le constater, la lumière n est pas seulement composée de rayons visibles, c est-à-dire des couleurs de l arc-en-ciel, mais d ondes qu il est impossible de voir à l œil nu. Elle est aussi composée de rayons infrarouges et ultraviolets. Certains sont inoffensifs, mais d autres sont dommageables pour les cellules de notre corps. Les rayons UV, qui ne sont pas arrêtés par la couche d ozone, sont nocifs pour les yeux car ils peuvent endommager la rétine. C est pour cette raison que nous portons des lunettes soleils. 2

3 La réflexion Il est maintenant temps d en apprendre d avantage sur la réflexion. Il s agit du changement de direction des rayons lumineux après avoir atteint un corps. La lumière retourne ensuite dans le milieu où elle provient. La façon dont les rayons sont réfléchis détermine de quels types de réflexion il s agit : diffuse ou spéculaire. La réflexion spéculaire s observe lorsque les rayons lumineux réfléchis, après avoir été déviés par une surface lisse, restent parallèles les uns par rapport aux autres. Mais il faut faire attention! En optique une surface lisse ne veut pas nécessairement dire qu une surface est lisse au touché. Une surface est plutôt lisse lorsque les irrégularités qui la composent sont plus petites que la longueur d onde des rayons lumineux. C est grâce à la réflexion spéculaire que nous pouvons nous voir dans un miroir. Une réflexion est dite diffuse lorsque les rayons sont réfléchis dans toutes les directions après avoir atteint un corps. La réflexion diffuse nous permet de voir les objets qui nous entourent. 3

4 Les verres transitions Une nouvelle technologie a été inventée pour que les personnes souffrant de troubles de la vue n aient plus besoin de changer de lunette lorsqu ils sortent dehors. Il s agit d un système où le verre minéral réagit avec les rayons ultraviolets, qui sont des ondes électromagnétiques se trouvant entre la lumières visible et les rayons X, pour doser la quantité de lumière reçu par l œil. Le procédé de transformation de couleur des lunettes est simple, plus la quantité de rayon UV est importante, plus les verres réagissent (l halogénure se cassent et les atomes d argent s associent entre eux) et foncissent les lentilles. Du même coup, lorsque la quantité de rayons UV diminue les lentilles retrouvent leur transparence normal. Voilà tout! Pièce éclairée Après ce léger cours de physique, voici l explication du phénomène des vitres miroirs. La fabrication des miroirs sans tain est fort simple. Pour que les miroirs tains aient la propriété de voir d un seul coté il suffit de respecter deux conditions. Premièrement, une substance réfléchissante doit être vaporisée sur une des surfaces d une vitre. De nos jours, on utilise le sel d argent qu on fait réagir avec une autre substance pour que celui-ci devienne une fine couche métallique. Deuxièmement, pour que la magie soit complète, il est primordial que la vitre soit entre deux pièces dont l une est plus sombre que l autre. Laissez nous vous expliquer La quantité de lumière émise par la pièce éclairée et réfléchie par le miroir sans tain est supérieure à la quantité de lumière qui est émise par la pièce sombre. Voici une image pour vous aidez à comprendre le phénomène : Pièce sombre Vitre sans tain 4

5 Les personnes qui sont situées dans la pièce éclairée ne peuvent pas voir de l autre côté parce que la majorité des rayons lumineux ont été réfléchis par le miroir. Les personnes qui se trouvent dans la pièce sombre, par contre, peuvent voir de l autre côté car il y a une quantité suffisante de lumière qui passe au travers du miroir. Si l autre pièce n est pas assez éclairée, l effet ne sera pas parfait. Le phénomène est aussi observable la nuit lorsque vous voyez quelqu'un, qui travail dans son bureau par exemple, mais que celui-ci ne peut pas vous voir à l extérieur de son bureau éclairé. L effet n est pas comme celui d un miroir sans tain mais le principe est le même. Quelques applications dans le quotidien Les vitres sans tain sont surtout utilisées pour espionner les gens sans être vue. Par exemple, elles sont couramment utilisées dans les commissariats de police ainsi que dans les magasins pour être capable de voir les voleurs avec discrétion. On les utilise aussi dans les rétroviseurs intérieurs des automobiles pour éviter d être éblouie par les phares des voitures qui nous suivent la nuit. Pour finir, prenez garde, il peut être dangereux d allumer les lumières intérieures d une voiture en pleine nuit parce qu il y aura plus de lumière provenant de l intérieur que de l extérieur et vous ne verrez plus voir la route D où vient le nom : miroir sans tain? Petit conseille Si jamais vous jouez une partie de poker le port des lunettes miroirs est grandement déconseillé!! Les miroirs comme on les connaît sont la nouvelle version des miroirs anciens, composés d une fine couche d amalgame d'étain et de plomb. Le tain, déposée à l arrière d une couche de verre fortement réfléchissante permet de voir seulement d un bord du miroir. Pour obtenir des lunettes avec un reflet miroir de couleur, il suffit de changer la couleur de la substance réfléchissante. 5

6 Bibliographie BENSAADA, Ahmed, OUELETTE, Benoît & PEPIN, Raynald, Quantum, Chenelière éducation, BURNIE, David, La lumière, Passion des sciences, Édition Gallimard, 1999, 63 p. Médiagraphie «Miroir sans tain», [ [en ligne], (26 avril 2012) «Verre transition», [ [en ligne], (26 avril 2012) Contenu soumis à la licence CC-BY-SA 3.0, «Miroir semi-réfléchissant», Wikipédia, l encyclopédie libre, [en ligne], [ (26 avril 2012) 6