Couleur et lumière

Guider la lumière

La lumière du pointeur laser est déviée par la gelée

La lumière du pointeur laser est déviée par la gelée. Image : Rédaction SimplyScience.ch

La lumière va en ligne droite, à moins qu’on ne la dévie, par exemple, avec de la gelée !

Il te faut :

  • De la poudre pour préparer de la gelée rouge comestible
  • De l’eau chaude
  • Un plat
  • Un fouet
  • Un frigo
  • Un couteau
  • Un support clair, par exemple une planche à découper
  • Des boîtes de Pétri ou une petite plaque à pâtisserie tapissée de papier sulfurisé
  • Un pointeur laser

Marche à suivre

  1. Prépare la gelée en suivant les instructions figurant sur l’emballage (la gelée instantanée doit être préparée uniquement avec de l’eau chaude, elle ne doit pas être cuite).
  2. Verse la gelée dans les boîtes de Pétri ou sur une plaque à pâtisserie tapissée de papier sulfurisé.
  3. Laisse la gelée refroidir et mets-la au frigo toute la nuit.
  4. Le lendemain, dépose la gelée sur un support clair (la planche à découper)

Envie d'en savoir plus sur la gelée et son étonnant pouvoir raffermissant ? Alors tu peux lire l'article « Comment la gélatine fige-t-elle les liquides ? »

Dessins des formes à découper: concave, convexe et rectangulaire

Formes à découper dans la gelée. Ilustration : Rédaction SimplyScience.ch

  1. À l’aide du couteau, découpe la gelée en morceaux de différentes formes : un rectangulaire, un autre concave d’un côté (et droit de l’autre côté) et un dernier convexe d’un côté (voir le dessin à droite).
  2. Pour chaque morceau de gelée, dirige le rayon du pointeur laser parallèlement à la table et perpendiculairement au côté droit et observe la direction du rayon laser sortant de l’autre côté. D’abord vise le centre du morceau de gelée, puis déplace le rayon en l’éloignant du centre, d’un côté puis de l’autre.
  3. Prends le morceau de gelée rectangulaire et observe ce qui se passe si tu changes la direction avec laquelle tu pointe le rayon. D’abord pointe à angle droit, puis penche le laser vers la gauche ou vers la droite pour changer l’angle de pénétration dans la gelée.

Ce qu'on observe

Le rayon laser se propage dans la gelée et sort de l’autre côté en changeant parfois de direction. Si le rayon entrant est perpendiculaire au bord et passe exactement par le centre de la gelée, il garde sa direction à la sortie. Si tu le déplaces à droite ou à gauche, il sera dévié.

Trois possibles trajets de la lumière à travers 3 "lentilles" de gelée : au milieu, à droite ou à gauche

Voilà ce qu'on observe avec un morceau de gelée de forme concave. Image : Rédaction SimplyScience.ch

Voici pourquoi

  • La lumière se propage dans le vide absolu à une vitesse d’environ 300 000 kilomètres par seconde. Mais dès que la lumière traverse l'air ou une autre substance telle que l'eau ou le verre, elle est ralentie. Dans ces milieux, de très petites particules d'air, d'eau ou de verre sont heurtées par la lumière, ce qui la ralentit.
  • La lumière est plus rapide dans l’air que dans la gelée. Lorsque la lumière passe de l’air à la gelée, le rayon de lumière est dévié s’il ne rentre pas perpendiculairement. La direction de la lumière dans la gelée va donc dépendre de l’angle avec lequel il a touché la gelée.
  • Lorsque la lumière sort de la gelée, elle est aussi déviée mais dans l’autre sens.
  • La forme du morceau de gelée agit sur la direction que prend le rayon de lumière à la sortie : le rayon est dévié vers l’extérieur si le bord du morceau est concave et vers l’intérieur si le bord est convexe.
  • Si à la place de la gelée il y avait de l’eau ou du verre, la lumière serait déviée différemment.
Schéma expliquant pourquoi la lumière est déviée en faisant une analogie avec une voiture qui roule sur le goudron puis le gravier

La voiture représente la lumière sur cette illustration.

La déviation du rayon de lumière s’appelle la réfraction. Tu peux imaginer la réfraction de la lumière de cette manière : une voiture roule en diagonale sur la route. Soudain, le goudron s'arrête et la voiture pénètre dans une zone de gravier. Comme la voiture n’arrive pas perpendiculairement au gravier, les deux roues avant n’arrivent pas au même moment sur le gravier : une roue roule sur le gravier alors que l’autre roue est encore sur la route. La roue sur le gravier ralentit pendant que les autres roues continuent à tourner à leur vitesse initiale. Voilà pourquoi la voiture tourne légèrement et dévie de son chemin.

Texte et images : Rédaction SimplyScience.ch

Créé: 12.03.2025
Plus