3. Les illusions naturelles

Qu'est-ce qu'un mirage ?

Un mirages se traduit par l’illusion de voir au loin une « flaque d’eau » réfléchissant le ciel. On a tous été un jour victime d’un mirage, souvent par beau temps,avec une température relativement élevée. En réalité, le mirage est un phénomène de réflexion de la lumière qui provient d’une région fraiche et pénètre brusquement dans une région chaude, ce qui provoque une variation rapide de l’indice de réfraction de l’air. On observe surtout les mirages sur de grandes étendues planes ainsi que sur les routes ou autres endroits dépourvus de végétation.

Nous pouvons trouver différents sortes de mirages:

Les mirages les plus courants sont les mirages de température. En effet ce mirage est dû à une mauvaise perception qui est due à la loi Snell-Descartes sur la réfraction ; cette loi exprime le changement de direction d’une paroi, séparant deux milieux différents. Chaque milieu est caractérisé par sa capacité à « ralentir » la lumière, modélisée par son indice de réfraction qui s’exprime sous la forme:

Nous savons que l’indice de réfraction dans l’air dépend de la température. De ce fait nous pouvons simplifier et décomposer l’atmosphère en plusieurs couches de températures différentes, ainsi un rayon lumineux traversant toutes ces couches déviera de plus en plus et aura finalement la trajectoire d’une courbe.

Plusieurs conditions doivent être remplies pour obtenir un mirage chaud :

- Il faut tout d’abord une forte chaleur sur une surface qui chauffe facilement comme le sable ou le goudron.

- Un espace dénué de végétation car celle-ci tempère le milieu et empêche alors l’observation des mirages.

Expérience pour mettre en évidence les principes de réfraction et de la réflexion totale :

Matériel :

- Un aquarium (en pyrex de préférence pour éviter la casse)

- De l'eau

- des glaçons

- deux plaques chauffantes

- deux thermomètres

- un laser

1ère manipulation :

1) Disposez les plaques chauffantes (sans les allumer encore) sous l'aquarium

2) Remplir l'aquarium d'eau

3) Ajouter à l'eau l'albumine pour rendre le laser visible

4) enfin installez le laser pour qu'il pénètre dans l'aquarium. Prenez la température de l'eau

Nous devons observer une déviation de la trajectoire du laser facilement explicable avec la loi de Descartes (cette déviation est dû au changement de milieu air - eau)

2ème manipulation :

Ensuite, chauffez l'aquarium et en même temps disposez les glaçons à la surface de l'eau de manière à ce que la température à la surface soit très froide et au fond très chaude pour obtenir une importante différence thermique (la manipulation doit donc être rapide) : veillez à ne pas casser l'aquarium avec les plaques chauffantes.

Résultats :

On est sensé observer un rayon courbe du laser qui est dévié à cause de la chaleur : c’est directement le principe du mirage inférieur.

Malheuresement notre expérience n'a pas pu aboutir suite à un fort contraste entre le chaud et le froid qui a au final casser l'aquarium