Rien dans les mains, rien dans les poches… et surtout, rien dans le tube ! Et pourtant, lorsqu’on regarde au travers, on voit plusieurs anneaux lumineux concentriques séparés par des anneaux sombres. La lumière ne se réfléchirait donc pas uniformément sur toute la longueur du tube ? Bizarre…
Fiche d’accompagnement de l’expérience:
Matériel-
un tube métallique, en cuivre ou en aluminium, de 20 à 30 cm de longueur et de deux à trois centimètres de diamètre environ. La paroi interne du tube doit être parfaitement lisse, pour pouvoir réfléchir la lumière.
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un verre dépoli
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une lentille de focale environ 30 cm
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une source de lumière blanche
Montage et réalisationPrendre un tube métallique, en cuivre ou en aluminium, de 20 à 30 cm de longueur et de deux à trois centimètres de diamètre environ (la paroi interne du tube doit être parfaitement lisse, pour pouvoir réfléchir la lumière).
Fermer éventuellement l’entrée du tube avec un papier noir au centre duquel on a pratiqué un petit trou, et éclairer ce trou avec une lampe puissante.
Observer ce qui se passe en regardant directement dans le tube.
Filmer éventuellement le phénomène observé en faisant une projection sur un dépoli à l’aide d’une lentille.
Observer sur le dépoli un point brillant, entouré d’anneaux sombres et brillants régulièrement espacés.
ExplicationsCette figure rappelle celle que l’on peut obtenir avec un phénomène d’interférences, mais en réalité le phénomène est tout autre :
Un rayon lumineux qui a pénétré dans le tube par l’ouverture d’entrée peut faire, à l’intérieur de celui-ci, une ou plusieurs réflexions sur la paroi interne avant d’en ressortir.
Pour une réflexion, selon l’endroit où il a frappé la paroi, il semble provenir d’un point quelconque placé sur le premier anneau.
S’il a subi deux réflexions avant de sortir du tube, il semble alors provenir d’un point quelconque placé sur le deuxième anneau,
et ainsi de suite…
C’est donc la symétrie particulière du dispositif, appelée « symétrie cylindrique », qui place toutes les images du trou central sur des anneaux concentriques.
La tache lumineuse centrale correspond aux rayons lumineux qui ont traversé le tube sans rencontrer sa paroi interne.
RéférencesUniversité en Ligne :miroir plan