Faire un mirage artificiel

Faire un mirage artificiel
Par , le (édité le 25/08/2014)

Ce qu'il te faut

  • 2 bouteilles transparentes de 1,5 L avec bouchon
  • Un récipient transparent rectangulaire
  • Un pointeur laser < 5 mW (vert de préférence)
  • Du sucre ou du sel
  • Un peu de lait
  • Une cuillère à soupe
Laser Danger de radiations laser. Ne regarde jamais directement un faisceau laser et ne le pointe jamais vers une personne ou un animal.
Adulte Réalise cette expérience en présence d'un adulte.

Introduction

Un mirage réfère souvent à un phénomène où l'on voit quelque chose qui n'est pas là. En réalité, les images des mirages sont bien réelles et délivrent une image d'un objet existant, mais déformé, ou pas à l'endroit escompté. Découvre ici comment réaliser des mirages à la maison et produire différents types de mirages.

Pièce étirée (zoom)
Pièce de 1 euro déformée par un mirage.

Expériences

Préparation de solutions

Tu vas avoir besoin de deux solutions pour les expériences, à préparer dans les deux bouteilles.

  • Première bouteille :

    • Remplis la bouteille d'eau et rajoute une cuillère à café de lait.

    • Ferme la bouteille et secoue-la pour mélanger. Le but du lait est de rendre le faisceau laser visible dans la solution. Places-toi dans le noir, et pointe le faisceau laser sur la bouteille. Si tu vois un rayon à l'intérieur de la bouteille, c'est qu'il y a suffisamment de lait. Sinon, rajoute-en jusqu'à ce que tu puisses voir le faisceau. L'eau ne doit pas paraitre trouble.

  • Deuxième bouteille :

    • Remplis-la aux 2/3 d'eau.

    • Rajoute du sel ou du sucre (au moins cinq centimètres dans le fond de la bouteille).

    • Ferme et secoue vigoureusement pendant au moins une minute pour dissoudre le sel ou le sucre. Si tout se dissout, rajoute du sel ou du sucre puis secoue encore. Quand tu n'arrives plus à dissoudre plus de sucre ou de sel, la solution est saturée.

    • Rajoute du lait comme pour la première bouteille pour pouvoir voir le faisceau laser. Note que dans le cas du sel, il arrive qu'il n'y ait pas besoin de rajouter de lait car des petites particules (non solubles) contenues dans le sel de table peuvent rester en suspension dans l'eau. Celles-ci peuvent rendre le faisceau laser visible.

    • Laisse reposer la bouteille quelques minutes pour faire sédimenter le sel ou le sucre non dissout.


Préparation de la cuve à mirage

  • Remplis à moitié la cuve avec la solution d'eau salée ou sucrée.

  • Maintenant, il faut verser la deuxième solution dans la cuve pour la remplir jusqu'en haut. Mais il faut le faire en évitant de mélanger trop les deux liquides dans la cuve. Utilise donc la procédure suivante :

    • Tiens la cuillère à l'endroit de manière à en faire un "toboggan" d'arrivée pour le filet d'eau que tu vas verser dans la cuve par dessus le premier liquide. La cuillère doit toujours rester au dessus du niveau de liquide, mais son bord doit en être le plus proche possible pour pouvoir amortir la chute du liquide à verser.

    • Verse l'eau avec le lait très délicatement en visant dans la cuillère. Remplis ainsi entièrement la cuve à mirage.


Déviation d'un faisceau laser

Pointe le faisceau laser horizontalement dans la cuve par un des côtés. Fais varier sa hauteur et observe comment le faisceau se propage dans la cuve. Tu sais que normalement la lumière se propage en ligne droite, comme dans l'image ci-dessous (cas d'une cuve qui ne contient que de l'eau avec un peu de lait) :

Rayon non dévié

Au lieu de ça, tu devrais voir un faisceau plus ou moins courbé en fonction de la hauteur comme dans cette image :

Déviation d'un faisceau laser

Un faisceau courbé est la clé pour créer un mirage comme expliqué sur la page d'explications. Si les deux liquides ne se sont pas trop mélangés, tu devrais voir qu'en envoyant le faisceau horizontalement et très proche du fond, il se propage en ligne droite. De même pour un faisceau très proche de la surface. Ce n'est que dans la région du milieu, là ou la concentration en sel varie beaucoup, que le faisceau se courbe. Il faut en fait un changement de milieu pour pouvoir courber un faisceau.


Mirages

Objet déformé

Place la pièce de 1 euro derrière la cuve (à environ 5 ou 10 cm). Place-la d'abord verticalement. Regarde la pièce à travers la cuve. (Si l'eau est trop trouble, prépare une cuve avec de nouvelles solutions, mais sans lait.) Tu devrais pouvoir voir une pièce déformée, comme ci-dessous :

Pièce étirée
Pièce déformée par un mirage créé par le milieu non homogène dans la cuve.

Objet vu au mauvais endroit

Place maintenant la pièce horizontalement :

Vue d'ensemble de l'expérience
Vue d'ensemble de l'expérience

Regarde la pièce à travers la cuve. Selon la hauteur de tes yeux, tu devrais pouvoir voir plusieurs phénomènes. Le premier est une pièce "volante" :

Pièce volante
Bien que la pièce soit posée sur la table, elle apparait au-dessus de la table quand elle est observée à travers la cuve. En fait, c'est tout un morceau de table (zone orange) qui apparait au dessus de la table à travers la cuve.

Ce type de mirage peut arriver dans un désert ou sur une route très ensoleillée : Une flaque d'eau peut apparaitre sur le sol sec. En réalité, c'est un morceau de ciel bleu qui apparait au mauvais endroit.


Duplication de la pièce

En plaçant tes yeux à une autre hauteur tu devrais pouvoir voir deux pièces au lieu d'une :

Double pièce
Que t'es riche ! Avec un mirage, tu peux transformer une pièce de 1 euro, en deux pièces de 1 euro.

Ce type de mirage arrive en astronomie où l'on peut voir deux étoiles à un endroit du ciel alors qu'il n'y en a qu'une, en raison de lentilles gravitationnelles.


Changement de couleurs

En plus de déformations, il est parfois possible de voir des changements de couleur. Varie la hauteur de tes yeux de manière à voir la pièce horizontale très déformée. Des couleurs bleues et rouges apparaissent à divers endroits sur l'image de la pièce :

Pièce colorée
L'image de la pièce peut avoir des bords bleus et rouges.

Le phénomène du rayon vert, se produisant dans certains couchers de soleil est un exemple de "déformation" des couleurs dans la nature.


Pour en savoir plus

Regarde les explications !