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Les Mirages

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by

mc prezi

on 3 March 2014

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Transcript of Les Mirages

La Réfraction de la Lumière
Selon Descartes, il existe une relation entre l' indice des deux milieux notés n et n et l'angle d' incidence i et l'angle de réfraction i , telle que :

n * sin ( ᵢ ) = n * sin ( i )
Les Mirages
Conditions climatiques
Ne pas confondre...
Il existe deux types de phénomènes optiques : les mirages et les illusions. Alors que ces dernières sont dues à une déformation de l'information par le cerveau, les mirages sont dûs à des phénomènes physiques bien réels, les rendant ainsi observables et photographiables. Le phénomène physique, qui joue le plus grand rôle dans l' apparition de mirages, correspond à la réfraction de la lumière.
Définition : La lumière se propage de façon rectiligne dans un milieu homogène. La réfraction de la lumière correspond à la déviation d'un rayon lumineux au cours d'un changement de milieu. Le rayon est alors soit réfracté et partiellement réfléchi, soit totalement réfléchi. Le plan qui sépare deux milieux homogènes est appelé dioptre et est perpendiculaire à la normale, la droite à partir de laquelle on peut déterminer les différents angles du rayon lumineux.
Dans quelles conditions peut-on observer la formation de mirages ?
Matière et Forme
Les mirages se forment selon certaines conditions climatiques. Ils se forment à partir d'une différence de température entre les airs. Les températures requises aux mirages sont souvent extrêmes ( le climat désertique ou glacial ).
Les mirages supérieurs :
Les mirages supérieurs sont l'inverse des mirages inférieurs, ils se produisent à des endroits où le climat est glacial tels que les banquises et reflètent un objet dans le ciel. Ces mirages apparaissent lorsque la température est plus froide au sol que dans l' air. On peut aussi trouver ces mirages en mer lorsque la température de l'eau est inférieure à celle de l' air. Le mirage observé apparaît au dessus de l'objet réel reflété, on le nomme donc mirage supérieur.
Les mirages inférieurs :
Le nom de mirage inférieur vient du fait que le mirage de l' objet qui est reflété apparaît en dessous de celui-ci. C'est dans des endroits où le climat est très chaud, comme dans le désert , qu'on peut observer des mirages inférieurs à grande échelle : l'image des palmiers se reflétant sur le sol fait alors penser à de l'eau reflétant ses arbres mais qui n'est en fait qu'un phénomène de mirage inférieur. Ces mirages inférieurs se voient le plus souvent sur des surfaces planes (par exemple une route) qui produisent une différence thermique entre les différentes couches d' air qui se superposent. Lorsque le soleil chauffe fortement le sol, il chauffe aussi l' air qui se trouve au dessus du sol. La température est donc plus forte au niveau du sol que dans les airs et on dit alors que le gradient est négatif.
Petite Définition
Il existe deux sortes de mirages, les mirages inférieurs et les mirages supérieurs. C'est un phénomène optique et physique qui donne l' illusion que des objets éloignés ont une ou plusieurs images. Ce phénomène est observable là où il y a superposition de couches d'air de températures différentes, il est aussi dû à la densité inégale de ces couches et de ce fait à la courbure des rayons lumineux les traversant.
La loi de Descartes
On remarque que les indices n et n n'ont pas d'unité.
Ils se calculent pour une lumière monochromatique en divisant la vitesse de la radiation dans le vide par la vitesse de la radiation dans le milieu. Ainsi pour des radiations différentes possédants le même angle d' incidence, l'angle rétracté variera. C'est ainsi que l'on obtient un spectre lumineux en décomposant la lumière polychromatique.
Par Chloé Caquant et Mathilde Lecomte
Des questions ?
Expérience : la réalisation d'un gradient de concentration
Le Montage
Laser
Aquarium contenant de l'eau et du gros sel.
Principe
Nous avons saturé notre solution aqueuse en sel et laissé le tout reposer dans un aquarium plus d' une semaine. Ainsi, du fait de la gravité, la concentration en sel est plus grande au fond de l' aquarium tandis que l'eau se trouvant en surface est moins concentrée en sel. Cette différence de concentration entraîne une différence de densité : les couches d'eau salée les plus basses sont les plus denses. Le rayon qui passe à travers le milieu aqueux subit une suite de réfractions, ce qui donne l'impression qu'il est courbé. Dans la nature, ce n' est non pas un mais tous les rayons qui forment une image qui sont rétractés, créant ainsi la distorsion de cette image et l' apparition du mirage.
Résultats
Conclusion
Il existe principalement deux types de mirages : inférieurs et supérieurs. Ils sont dûs au phénomène de réfraction, causé respectivement par l' air chaud ou froid des climats désertiques. Nos expériences ont permis de confirmer que les mirages se formaient lors d'un changement de densité entre deux milieux, que ce soit dû a la température ou à la concentration. Pour observer un mirage dans la nature, certaines conditions climatiques extrêmes sont donc nécessaires.
Quelques cas particuliers
Le mirage de l' oasis
Qui n'a jamais entendu parler du fameux mirage de l' oasis ?
Ce mirage, le plus connu, s' observe dans le désert où la lumière, émanant du ciel et des arbres est reflétée sur le sol créant ainsi l' illusion d'un lac. Ce mirage est de type inférieur car l'image formée se situe au dessous de l'objet reflété.
La Fata Morgana
Sources
D' où viennent les différents climats terrestres ?
Du fait de sa forme sphérique, la quantité d' ensoleillement de la terre n'est pas la même à l' équateur et aux pôles. De plus, la Terre étant penchée sur un axe orbital, les mêmes régions ne reçoivent pas la même quantité de lumière à différentes périodes de l'année : ce sont les saisons. La différence de lumière reçue entraîne des différences de température, et donc de climat. Les régions les plus exposées aux rayons lumineux toute l'année sont les zones autour des tropiques, créant ainsi un climat désertique chaud tandis que les régions recevant le moins de lumière sont les plus froides, au niveau des pôles, créant ainsi un climat glacial.
Les différents climats sont aussi influencés par les courants atmosphériques et océaniques : les mouvements des masses d'air et d'eau plus ou moins chauds entraînent une différence de température et des précipitations.
rotondité de la terre, axe orbital et ensoleillement :
circulations atmosphériques et océaniques
Liens entre température et densité
Plus la température d'un gaz est importante, plus les atomes qui le constituent sont excités. Cela entraîne plus de déplacement des atomes, et ainsi la densité du gaz augmente. C' est pourquoi les différences de température de l' air entraînent une différence de densité, entraînant à son tour une différence d' indice n et donc une réfraction d' un rayon lumineux potentiel.
Article d' encyclopédie :
-
Dictionnaire Historique de la langue Française Le Robert
, Paris, page 6974, Article "Mirage"
-
Encyclopédie française, grande dictionnaire encyclopédique
, Larousse, tome 10, 1984, Article "Mirage"
-Cours de seconde sur la réfraction
-livre de Terminale
-Tintin au pays de l'or noir, Hérgé
Périodique :
-
Cosinus
n°126, avril 2011
Site Internet :
-Espace des sciences (consulté le 04 Octobre 2013)
URL : www.espace-sciences.org/archives/sciences
-L' Internaute (consulté le 04 Octobre 2013)
URL : www.linternaute.com/sciences/divers/pourquoi/06/pourquoi-mirage/mirage.html
-TPE illusion (consulté le 08 Novembre 2013)
URL : www.tpe-fustel-illusions.e-monsite.com/pages/le-mirage.html
- Les mirages (consulté le 08 Novembre 2013)
URL : www.cosmovisions.com/CTmirages.htm
Vidéo :
Le climat de la Terre : CNRS sagasciences (visionné le 20 Décembre 2013)
URL : www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim/
Ce dégradé thermique non-uniforme laisse alors apparaître le reflet déformé, droit ou inversé, d'un objet sur cette surface plane (par exemple un camion sur la route sur la photo ci-contre). Moins le vent souffle et plus les couches d'air sont marquées donc plus le mirage est visible. Dans la nature, le phénomène de réflexion le plus commun est lié à une couche d’eau qui joue le rôle de miroir. Selon la température de l' air, le mirage se voit de près ou de loin. Par exemple quand l' air se rafraîchit, la température diminue donc le mirage paraît plus éloigné.
La Fata Morgana est une addition d'un mirage inférieur et d'un mirage supérieur. Il n'y a que certains climats qui permettent l' apparition de ce mirage très spécial.
Les Croisés pensant voir des châteaux infranchissables dans le détroit de Messine (situé entre l' Italie et la Sicile) attribuèrent ce phénomène à la légende de la Fée Morgane qui avait le pouvoir d' élever des Palais au dessus des flots et d'agir sur le vent.
Nous avons courbé de la lumière, et ainsi prouvé que les mirages se forment dans des conditions extrêmes.
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