sujet en physique chimie ayant pour problématique : « comment la
physique explique-t-elle le phénomène des mirages ? ».
Les premières observations de mirages ont été réalisées il y a de
nombreux siècles, et c’est au 19ème siècle que la première théorie sur les
mirages fut proposée.
Les mirages sont connus pour être présents dans les déserts mais
également dans la vie de tous les jours comme sur l’autoroute chauffée
par le soleil. Ils ont souvent l’apparence d’étendues d’eau qui
disparaissent lorsque vous vous rapprochez. Ils sont aussi observables
dans les régions polaires ou en mer lorsque la température de l’eau est
plus faible que celle de l’air. Mais comment apparaissent-ils ?
Après avoir présenté ce qu’est un mirage et ses différents types nous
verrons ensuite comment les lois de l’optique expliquent la formation de
ce phénomène pour enfin, expliquer comment se forme chaque type de
mirage.
I. Mirage : définition et types de mirage.
Pour comprendre ce qu'est un mirage il faut tout d’abord donner sa
définition.
Dans le dictionnaire Larousse on trouve deux définitions à ce mot:
- Phénomène optique pouvant produire l'illusion d'une nappe d'eau
s'étendant à l'horizon.
- Apparence séduisante et trompeuse: Le mirage d'une vie heureuse,
sans souci.
Bien entendu les mirages auxquels nous nous intéressons aujourd’hui sont
ceux qui correspondent à la première définition.
En effet, il en existe plusieurs sortes et leur formation n'est possible que
dans certaines circonstances spécifiques.
Un mirage est donc une illusion d'optique causée par la réfraction de la
lumière. Ce phénomène est souvent observé dans des environnements où
il y a une grande variation de température entre le sol et l'air, comme
dans les déserts, sur les routes chauffées par le soleil, ou au-dessus des
étendues d'eau froide.
Les mirages peuvent être classés en plusieurs types principaux :
- Les mirages inférieurs : ce sont les plus courants et sont souvent
observés dans les déserts ou sur les routes chaudes.
, - Les mirage supérieurs : ils sont souvent observés dans les régions
polaires ou maritimes.
- Les mirages complexes ou Fata Morgana : Ils se produisent dans des
conditions spécifiques où il y a une alternance de couches d'air
chaud et froid
Maintenant que nous avons une compréhension claire des différents types
de mirages, examinons plus en détail le phénomène physique qui explique
leur apparition.
II. Le phénomène des mirages : la réfraction
La réfraction est le phénomène physique qui est responsable de
l'apparition des mirages. Il est expliqué par une équation très simple qui
est donnée ci-dessous. C'est un phénomène physique duquel résulte la
déviation d'une onde et en l’occurrence d'un rayon lumineux. Elle a lieu
lorsque qu'un rayon lumineux passe d'un milieu transparent A à un milieu
transparent B et que l'indice de réfraction de A est différent de celui de B.
Parlons de la loi de Snell- Descartes :
L'indice de réfraction n d'un milieu est égal à la célérité de la lumière dans
le vide divisée par la célérité de la lumière dans ce milieu. Ainsi l'indice de
réfraction du vide est égal à 1.
Dans cette équation, n1 et n2 sont respectivement les indices de
réfraction des milieux 1 et 2. i1 et i2 sont les angles formés par le rayon
avec la normale.