Diffusion, réflexion et absorption de la lumière

Diffusion

Diffuser la lumière, c'est la renvoyer dans toutes les directions.

La plupart des corps diffusent la lumière qu'ils reçoivent. Il se peut qu'ils ne l'envoient pas également dans toutes les directions, et cela donne lieu à diverses distinctions, qui sont exposées ICI.

Si nous pouvons voir les objets, c'est justement parce que chacun de leurs points diffuse la lumière dans toutes les directions, dont celle où se trouve un de nos yeux.

Absorption

Un objet peut aussi absorber tout ou partie de la lumière qu'il reçoit. Si l'absorption est totale, l'objet ne diffuse aucune lumière. On ne l'aperçoit en quelque sorte que par négation: il apparaît totalement noir.

Réflexion

	Les miroirs, et certaines autres surfaces polies, ne diffusent pas la lumière, mais la réfléchissent. On entend par là que chaque rayon lumineux est renvoyé dans une seule direction, définie par deux lois très précises. Ces lois font partie d'un ensemble qui inclut les lois de la réfraction. Elles ont été publiées par Descartes, mais le hollandais Snell les avait découvertes peu avant, sans avoir le temps de les publier. Aussi ces lois s'appellent-elles lois de Descartes-Snell.
René Descartes, philosophe et savant français, 1596-1650		Willebrord Snell, astronome et mathématicien hollandais, 1581-1626

Les deux lois de Descartes-Snell qui concernent la réflexion sont représentées sur la figure suivante.

Si un rayon lumineux, appelé "incident", vient frapper un miroir en un "point d'incidence", il forme avec la perpendiculaire au miroir (la "normale") en ce point un plan que nous pourrions appeler "plan d'incidence".

On trouvera ICI une petite animation à ce sujet.

Miroirs plans

Ce qui précède nous permet de comprendre la réflexion des objets dans un miroir. On voit ci-dessous un point (appartenant à un objet) diffusant des rayons dans toutes les directions. Certains atteindront le miroir posé là. Un oeil est là pour capter les rayons réfléchis par le miroir.

La géométrie nous dit qu'il n'existe qu'un plan perpendiculaire au miroir et contenant à la fois le point diffuseur et le point sensible de l'oeil. Certains des rayons diffusés se trouvent dans ce plan, et atteindront le miroir, entre autres aux points marqués p: ils seront réfléchis dans le même plan, satisfaisant ainsi la première loi ci-dessus.

Lesquels de ces rayons atteindront-ils l'oeil? Uniquement celui qui passe au point P. En effet, les rayons qui atteignent les p situés plus à gauche ont un angle d'incidence trop petit: une fois réfléchis, ils passent à gauche de l'oeil; les autres passent à droite, les angles étant trop grands.

L'oeil apercevra donc le point diffusant dans la direction de P, si bien qu'une "image virtuelle" de ce point lui apparaîtra dans cette direction.

La même chose se passe pour tous les points de l'objet. C'est ainsi que se forme son image dans le miroir.

Miroir courbe

Les règles sont les mêmes pour un miroir courbe que pour un miroir plan:

La différence est que l'orientation de la normale est propre à chaque point. Ce n'est pas sans conséquence, comme on le voit ci-dessous.

A cause du changement d'orientation de la normale, les deux points P1 et P2 sont beaucoup plus rapprochés dans l'image virtuelle (à gauche) créée par le miroir que les points P1 et P2 dont ils sont les images.

Les forains se servent de cet effet pour nous montrer d'étonnantes déformations de nos corps. Quant aux artistes, ils ont parfois montré qu'ils maîtrisaient cette représentation de la réalité, comme on le montre ICI.

Remarque finale

Réflexion, diffusion, réfraction ne sont des propriétés parfaites pour aucun objet: chacun en possède ne fût-ce qu'une petite partie. C'est à l'optique, science et technique complexe, qu'il revient de tirer le meilleur parti possible de cette diversité en vue d'atteindre les résultats recherchés.