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Où va la lumière quand elle rencontre un corps opaque noir ?
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J'aimerais savoir où va la lumière quand elle rencontre un corps opaque noir (et qu'elle n'est ni réfléchie ni réfractée).
D'autre part quelles expériences pour prouver qu'on voit les objets par la lumière qu'ils réfléchissent ?

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La lumière absorbée par un corps noir échauffe ce corps et disparaît en tant que lumière. Une température d'équilibre avec le milieu environnant est atteinte quand l'énergie absorbée est égale à l'énergie perdue par conduction thermique et par rayonnement infrarouge. Ce principe est à la base du fonctionnement des détecteurs thermiques.
On peut montrer la différence entre la lumière émise par un corps et celle diffusée par sa surface avec un fil mauvais conducteur chauffé au rouge sombre (élément de grille pain ou de réchaud électrique). Le fil a un aspect très différent dans l'obscurité (corps émetteur) et lorsqu'il est violemment éclairé (corps diffusant), son émission disparaissant dans la lumière diffusée.

Patrick Bouchareine

mer, 05/09/2001 - 01:01
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En général, quand la lumière rencontre un corps (quel qu'il soit) plusieurs phénomènes peuvent avoir lieu simultanément :
1. Une partie de la lumière sera réfléchie (une très grande partie si le corps est un miroir ou s'il est bien brillant).
2. Une partie de la lumière sera diffusée (d'autant plus grande que le corps est clair et mat ; une feuille de papier blanc ou un écran de cinéma diffusent beaucoup de lumière).
3. Une partie de la lumière sera absorbée (d'autant plus grande que le corps est opaque et sombre). Un corps opaque noir absorbe beaucoup de lumière, c'est à dire, l'énergie lumineuse qu'il reçoit est transformée en une autre forme d'énergie, en particulier cela augmente sa température. Si vous éclairez une feuille de papier moitié blanche, moitié noire avec une forte source de lumière (halogène) pendant une bonne dizaine de minutes, la différence des températures entre la partie blanche et la partie noire sera sensible. Si l'effet vous semble peu convaincant (la partie noire ne vous brûle pas assez) alors vous pouvez rapprocher la lampe de la feuille, ou prolonger la durée de l'expérience.
4. Une partie de la lumière peut être transmise (réfractée) si le corps est transparent.
Les corps opaques ne peuvent que renvoyer (réfléchir et/ou diffuser) une partie de la lumière reçue et absorber le reste.

Dans certains livres le mot "réflexion" désigne à la fois la réflexion classique de la lumière par les miroirs (ou autres surfaces brillantes) et la diffusion par des surfaces mates ou satinées. Or, il existe une différence "optique" entre la réflexion et la diffusion de la lumière. Cette différence peut être associée à la "production" des images. En effet, les surfaces réfléchissantes se comportent comme des miroirs, c'est à dire, produisent des images des objets éclairés, tandis que les surfaces diffusantes peuvent servir comme des écrans, mais pour y obtenir une image il faut un système optique, par exemple une lentille ou un projecteur de cinéma. Pour résumer : des écrans sans images ne surprennent personne, un miroir sans image n'existe que dans les contes (par exemple les vampires n'ont pas d'images dans la glace). Mais un écran bien blanc peut "renvoyer" plus de lumière qu'un miroir pas terrible.
Même un corps "très" noir diffuse un peu de lumière. Un faisceau de lumière produit sur sa surface un impact lumineux qui en témoigne, car si toute la lumière était absorbée on ne verrait aucune différence entre sa surface éclairée et non-éclairée. On peut d'ailleurs facilement montrer que cet impact lumineux se comporte comme une "source" de lumière si l'on place un autre objet de telle façon que la lumière du faisceau n'y parvienne pas directement, mais pourra l'éclairer par "ricochet" sur le corps noir.

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Pour se convaincre d'une autre façon qu'un impact lumineux correspond à la surface qui renvoie la lumière dans l'œil de l'observateur, on peut faire l'expérience suivante :
découper une petite fenêtre (1 cm de côté) dans un carton noir et produire un impact lumineux sur le carton autour de la fenêtre. Vous verrez que l'impact lumineux rend le carton gris clair et que la fenêtre est très noire (laissez au moins une bonne dizaine de cm derrière la fenêtre pour que la lumière qui l'a traversée ne puisse pas rebondir sur une surface claire). L'explication vient de l'idée que pour voir un objet l'observateur doit recevoir la lumière issue de cet objet. Or, la lumière qui arrive sur le carton traverse la fenêtre mais ne peut pas revenir et n'est donc pas renvoyée vers l'observateur qui voit ainsi un trou noir.
Essayez également des écrans troués de couleurs vives. Le trou, qui ne diffuse pas la lumière reçue, sera toujours très noir, contrairement à l'impact lumineux sur l'écran qui diffuse la lumière colorée. Il en diffuse beaucoup plus qu'un écran noir (vous pouvez voir vous-même en éclairant par "ricochet" l'objet utilisé tout à l'heure pour visualiser la diffusion par le corps noir).

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