Mirage, mirage...

Année 2008-2009


En début d'année de 1èreS, Paul Brasseur, Cécile Delaye et Joelle Quertinmont cherchent un sujet de physique expérimentale à étudier dans le cadre de l'Atelier Scientifique...
La séance "jolies manips" sur les illusions d'optique leur donne l'idée de s'intéresser aux phénomènes des mirages !

mirage supérieur (mélange eau salée-eau) 


mirage inférieur (mélange eau-éthanol)
Dans un premier temps, ils apprennent à maîtriser les expériences classiques de propagation d'un faisceau lumineux dans un milieu non homogène afin de comprendre les phénomènes de mirages inférieur et supérieur.

Puis ils montent une manip avec deux laser permettant de comprendre l'inversion de l'image parfois observable lors des mirages.


Ils cherchent aussi désespérément à observer une courbure de faisceau lumineux dans l'air afin d'être dans les conditions d'observation des mirages... Malheureusement, c'est très compliqué et malgré leur inventivité, difficile d'obtenir quelque chose de concluant !
                 
  Différentes tentatives de création d'un gradient de température latéral ou vertical dans l'air en utilisant des plaques chauffantes...
Aucune déviation observable du faisceau laser !!!

En avril-mai 2009, ils participent aux concours Quintesciences Expérimentales et Faites de la Sciences.

               
                     Quintesciences Expérimentales : 1er prix                                                   Faites de la Science : 1er prix des lycéens   

Depuis, Joelle, Cécile et Paul continuent d'approfondir leur étude des mirages et présenteront leur projet en décembre prochain aux sélections des Olympiades de Physique France. 

Le projet en cours :
Paul, Cécile et Joelle cherchent à exploiter plus quantitativement leurs expériences. 
Deux méthodes de mesures différentes ont permis d'estimer correctement le gradient d'indice dans le cas de l'expérience reproductible du mirage supérieur obtenu avec un mélange d'eau et d'eau saturée en sel.
Dans l'air, difficile aussi d'estimer le gradient d'indice... Néanmoins les expériences menées montrent qu'il est environ mille fois plus petit que dans l'expérience en milieu aqueux.

Actuellement, ils espèrent pouvoir confronter la déviation du faisceau laser mesurée expérimentalement à celle calculée à partir d'un modèle théorique de l'équation du rayon lumineux dans un milieux aqueux non homogène...
La mise en place de cette expérience est très délicate : elle suppose de contrôler un maximum de paramètres (angle d'incidence, gradient d'indice, hauteur du point d'impact du laser...)
Quant à l'élaboration d'un modèle théorique permettant de calculer la déviation du faisceau, elle est aussi mathématiquement très compliquée !

L'ensemble de leur étude est disponible dans leur dossier.
montage permettant la mesure du gradient d'indice

figure observée sur l'écran



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