mirage.
Publié le 08/12/2021
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mirage. n.m., phénomène d'optique lié à la courbure des rayons lumineux. La
lumière se propage en ligne droite dans un milieu d'indice de réfraction constant,
comme par exemple dans l'air, lorsque la température y est homogène (n » 1, à
température ambiante). Mais, lorsque le sol est surchauffé, la température de l'air peut
varier rapidement depuis le sol jusqu'à une hauteur de quelques mètres. Cette variation
de température entraîne une variation rapide de densité, qui entraîne elle-même une
variation de l'indice de réfraction. Les rayons lumineux qui traversent un milieu où l'indice
varie en fonction de l'altitude ont une trajectoire courbée vers le haut si l'indice croît
avec l'altitude et vers le bas dans le cas contraire. Cette propriété se démontre en toute
rigueur à l'aide des lois de l'optique géométrique. Les rayons lumineux provenant
d'objets lointains qui ont subi cette courbure vont alors sembler provenir d'un point situé
en dessous de l'horizon, comme s'ils provenaient d'un reflet de cet objet. Cela explique
pourquoi une personne qui marche dans le désert pourra voir simultanément un arbre et
son reflet dans ce qu'elle interprétera comme étant une nappe d'eau. À l'inverse, dans
les régions polaires, où le sol est très froid, les rayons lumineux sont courbés vers le
bas, ce qui fait qu'un objet situé au sol semble flotter en l'air. Ce phénomène rend
possible la vision d'objets situés au-delà de l'horizon. On peut réaliser l'équivalent d'un
mirage en superposant délicatement dans un verre deux liquides miscibles d'indice
différent, comme de l'eau très sucrée et de l'eau pure. Les déformations des objets vus
à travers l'interface entre les deux liquides s'interprètent facilement par la courbure des
rayons à travers la zone où l'indice varie.
Un phénomène analogue existe pour les ondes sonores qui se propagent dans l'air
au voisinage du sol. Lorsque l'air est en mouvement (vent), le son se propage par
rapport au sol à une vitesse qui prend en compte la vitesse du vent. Si la vitesse du
vent varie avec l'altitude, ce qui est toujours le cas au voisinage du sol, la vitesse étant
toujours nulle au contact même du sol, la vitesse du son varie elle aussi avec l'altitude.
Par effet de mirage, le son est donc rabattu vers le sol, ce qui en augmente l'intensité,
dans le sens du vent et envoyé vers le ciel dans le sens opposé. Cela explique pourquoi
on a le sentiment que le son est « porté par le vent ».
Complétez votre recherche en consultant :
Les corrélats
indice de réfraction
lentille gravitationnelle
réfraction
Les médias
mirage
Les livres
mirage, page 3219, volume 6
mirage. n.m., phénomène d'optique lié à la courbure des rayons lumineux. La
lumière se propage en ligne droite dans un milieu d'indice de réfraction constant,
comme par exemple dans l'air, lorsque la température y est homogène (n » 1, à
température ambiante). Mais, lorsque le sol est surchauffé, la température de l'air peut
varier rapidement depuis le sol jusqu'à une hauteur de quelques mètres. Cette variation
de température entraîne une variation rapide de densité, qui entraîne elle-même une
variation de l'indice de réfraction. Les rayons lumineux qui traversent un milieu où l'indice
varie en fonction de l'altitude ont une trajectoire courbée vers le haut si l'indice croît
avec l'altitude et vers le bas dans le cas contraire. Cette propriété se démontre en toute
rigueur à l'aide des lois de l'optique géométrique. Les rayons lumineux provenant
d'objets lointains qui ont subi cette courbure vont alors sembler provenir d'un point situé
en dessous de l'horizon, comme s'ils provenaient d'un reflet de cet objet. Cela explique
pourquoi une personne qui marche dans le désert pourra voir simultanément un arbre et
son reflet dans ce qu'elle interprétera comme étant une nappe d'eau. À l'inverse, dans
les régions polaires, où le sol est très froid, les rayons lumineux sont courbés vers le
bas, ce qui fait qu'un objet situé au sol semble flotter en l'air. Ce phénomène rend
possible la vision d'objets situés au-delà de l'horizon. On peut réaliser l'équivalent d'un
mirage en superposant délicatement dans un verre deux liquides miscibles d'indice
différent, comme de l'eau très sucrée et de l'eau pure. Les déformations des objets vus
à travers l'interface entre les deux liquides s'interprètent facilement par la courbure des
rayons à travers la zone où l'indice varie.
Un phénomène analogue existe pour les ondes sonores qui se propagent dans l'air
au voisinage du sol. Lorsque l'air est en mouvement (vent), le son se propage par
rapport au sol à une vitesse qui prend en compte la vitesse du vent. Si la vitesse du
vent varie avec l'altitude, ce qui est toujours le cas au voisinage du sol, la vitesse étant
toujours nulle au contact même du sol, la vitesse du son varie elle aussi avec l'altitude.
Par effet de mirage, le son est donc rabattu vers le sol, ce qui en augmente l'intensité,
dans le sens du vent et envoyé vers le ciel dans le sens opposé. Cela explique pourquoi
on a le sentiment que le son est « porté par le vent ».
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indice de réfraction
lentille gravitationnelle
réfraction
Les médias
mirage
Les livres
mirage, page 3219, volume 6
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