Réflexion de la lumière: le signal de l’innovation

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Issue tout droit du phénomène de propagation de la lumière, le signal réfléchi est tout aussi important que celui réfracté.
Et il en a fallut de la réflexion à l’être humain pour transformer ce phénomène en innovations technologiques afin d’améliorer la vie quotidienne.

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Rappel du phénomène de propagation de la lumière à travers deux milieux transparents:

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La réflexion de la lumière est étroitement liée au phénomène de réfraction de la lumière.
Alors que le signal réfracté prolonge sa course dans un nouveau milieu, le signal réfléchi rebondit sur le dioptre pour repartir dans son milieu d’origine.

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Reflet de l’image

Effet miroir

L’invention la plus connue et commune qui découle de la réflexion de la lumière est utilisée au quotidien, chaque matin, dans notre salle de bain.
Elle nous permet de se raser, de se coiffer, ou de se maquiller.

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C’est donc le principe de réflexion de la lumière entre deux milieux transparents, air/verre dans cet exemple, qui est à l’origine de l’invention du miroir.
Pour amplifier le signal de réflexion, une petite transformation du dioptre est nécessaire. En y apposant une couche réfléchissante, on modifie l’équilibre de ce phénomène en faveur du signal réfléchi.
Cette transformation est appelée l’effet miroir.

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Le miroir possède une couche de métal qui est suffisamment poli pour réfléchir la lumière.
Elle est, de nos jours, le plus souvent en aluminium, préféré à l’argent qui était beaucoup plus utilisé autrefois mais avait tendance à s’oxyder, produisant des taches noirs.
Cette couche est recouvert de verre puis appliquée sur ce que l’on appelle le tain.
Le tain est une couche de plomb ou de cuivre.

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Miroir naturel

Un miroir naturel est présent un peu partout où l’on rencontre une étendue d’eau sans vagues ni courant.
Les lacs, étangs présentent des caractéristiques réfléchissantes qui reflètent les éléments entourant ce miroir naturel.

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En fonction de l’endroit où l’on se place, de l’angle d’observation, la surface de l’eau sera plus ou moins réfléchissante.
Plus nous sommes loin de l’objet reflété et plus le phénomène de réflexion sera important.
Inversement, plus nous nous rapprochons et plus la réfraction sera importante et nous verrons se qu’il se passe sous l’eau.

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Miroir sans tain

Souvent vu dans les films pendant un interrogatoire, le miroir sans teint présente la faculté de pouvoir voir sans être vu.

Pour cette usage, la pellicule métallique opaque du tain est remplacée par un matériau semi opaque. D’où son nom de miroir sans tain.

La salle d’interrogatoire étant généralement très éclairée, le suspect pense avoir à faire à un miroir réfléchissant.
Tandis que les enquêteurs, eux, sont plongés dans l’obscurité ce qui leur permet de voir à travers la substance semi opaque en toute tranquillité.

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Compact Disc

La révolution du numérique doit son essor à l’ invention du Compact Disc mis au point par Sony et Philips en 1981. C’est un disque optique permettant de stocker environ 5km de données numériques.

Le CD est composé d’un disque transparent recouvert d’une fine couche métallique sur lequel est gravé un code binaire composé de creux et de plats.

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Le principe de lecture du CD repose sur deux phénomènes liés à la lumière que nous avons décrit précédemment.

Ce qui permettra de déchiffrer ce code pour écouter de la musique ou regarder un film, est une diode laser qui envoie un signal à travers un miroir semi-réfléchissant (même principe que la vitre sans tain) pour aller lire le code gravé sur le CD.

Le code, une fois lu sera réfléchi sur la partie métallique du CD (principe du miroir) et redescendra sur le miroir semi-conducteur, qui aura cette fois un rôle de miroir, pour être dévié vers un capteur de lumières qui déchiffrera le code envoyé par la diode.

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Fibre optique

Le principe de cette invention est de transporter un rayon lumineux sur de très longues distances sans subir de perte de signal en route. Ceci est réalisable grâce au principe de réflexion totale.

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Pour qu’il y ait réflexion totale, il faut que le signal lumineux envoyé respect un angle de propagation, défini en fonction de l’indice de propagation des deux milieux traversés, afin que celui ci rebondisse contre les parois en utilisant seulement la réflexion, sans qu’il y ait aucune réfraction.
Il faut également que le milieu parcouru par le signal est un indice de réfraction plus important que celui sur lequel il rebondit.

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Dans le cas de la fibre optique, le signal lumineux circule dans le cœur de la fibre en rebondissant contre la gaine avec un angle adéquat pour ne subir aucune perte.

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Vitre intelligente

Le confort dans votre habitation grâce au contrôle de la chaleur, voici la promesse des vitres intelligentes.
Ces vitrages actifs permettent de profiter de la chaleur du soleil en hiver et de pouvoir arrêter son rayonnement en été pour garder sa maison au frais.

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Plusieurs solutions sont mises en œuvre pour réussir cette prouesse:

Les verres électrochromes

Grâce à une impulsion électrique, cette technologie permet à une couche électrochrome d’oxyde de tungstène de virer au bleu pour stopper le rayonnement solaire.
Plusieurs couches se superposent pour amener le courant et teinter la vitre en bleu.
En appuyant simplement sur un interrupteur, nous pourrons décider de laisser passer ou non la chaleur du soleil.

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Les verres thermochrome

Ces vitres intelligentes vont bientôt faire leur apparition. Elles seront auto régulante et agiront avec l’augmentation de la température sur le vitrage.

Après avoir découvert que le vanadium subissait une transition structurale à 65 degré, et que celle ci en faisait une barrière aux rayonnement infrarouge, raison de l’augmentation de la température à travers les vitres, les chercheurs ont réussi à abaisser cette température de changement d’état à 30 degré en utilisant des substitutions de l’ion vanadium.
Les verres thermochrome pourront se mettre en action par le simple fait de l’augmentation de la température et ainsi couper les rayons infrarouges.

Sources:

reflexion totale
général
compact disc
fibre optique
verre intelligent