Plus noir que noir

Depuis un sketch dû à un humoriste maintenant disparu, « moins blanc que blanc » on sait ce que c’est. Mais « plus noir que noir » ? Mais si, ça existe aussi ! Venez voir.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • un récipient parfaitement opaque de couleur quelconque, mais non réfléchissant, par exemple une tasse

  • un morceau de tissu noir opaque ou du papier noir opaque (sa surface doit être plus grande que l’ouverture du récipient)

  • accessoirement : une paire de ciseaux

Montage et réalisation

Faire un petit trou (diamètre approximatif : 5 mm) au milieu d’un morceau de tissu noir. Fermer un récipient en plaçant ce morceau de tissu sur l’ouverture.

Dans tous les cas, le trou paraît plus noir que ce qui l’entoure, quel que soit l’aspect du tissu noir. Il est surprenant de constater que c’est encore vrai lorsque l’intérieur du récipient est blanc.

Explications

Tout objet renvoie une partie de la lumière qui l’éclaire, même un objet qui paraît complètement noir.

Dans le cerveau l’impression de noir résulte plutôt de la très grande différence de luminosité entre l’objet et son environnement.

A la « lumière » de cette explication, le « noir habituel » (celui du tissu) se révèle être un gris très foncé si on le compare à du « noir véritable ». Le « noir véritable » est obtenu avec une lumière qui subit de nombreuses réflexions avant de parvenir dans l’œil.

La lumière qui entre dans le récipient par le trou subit ensuite de multiples diffusions sur les parois intérieures avant de sortir par la même petite ouverture. La quantité de lumière qui sort du récipient est infime, même si les parois intérieures sont blanches, car il y a absorption d’une partie de la lumière lors de chacune des réflexions.

Montrons-le à l’aide du calcul suivant :

Hypothèses :

Prenons la valeur du pouvoir réflecteur R des parois intérieures du récipient et de la face inférieure du tissu égale à 0,5.

Supposons la surface intérieure totale 500 fois plus grande que celle du trou et supposons que la diffusion d’un rayon se fait dans une direction aléatoire.

Calcul :

La loi de distribution de probabilité pour qu’un rayon subisse n réflexions avant de ressortir par le trou est :

où p est la probabilité élémentaire de réussite
 

La fraction de la lumière qui sort par le trou est

La proportion de lumière qui sort après un nombre quelconque de réflexions a pour moyenne :

≈ 2 ‰

On vérifie que cette valeur est nettement inférieure au pouvoir réflecteur R’ d’un tissu noir : R’ ≈ 0,05 = 50 ‰.

Références

Université en Ligne :miroir plan

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