Exposé: Les Mirages

Les mirages

Le mirage n'est pas une illusion d'optique (déformation d'une image due à une interprétation erronée du cerveau) mais l'image plus ou moins déformée d'un objet bien réel.

La photographie de ce mirage créé par les différences de température de l'air en prouve la réalité optique (traces) et non son illusion (ni l'œil ni le cerveau ne se trompent en voyant trembler l'air ou les rayons semblant se refléter sur le sol).

Le mirage n'a rien de subjectif : on peut le photographier. Le mirage n'a rien d'irrationnel : il s'explique par l'optique géométrique et les lois de la réfraction.

Les mirages sont le faits d'avoir l'impression de voir un objet à tels endroits alors qu'en réalité, il se trouve bien ailleurs ; souvent restés comme un mystère, aujourd'hui grâce à la physique, les mirages n'ont plus aucun secret pour nous, quoique, nous pourrions nous y laisser prendre de temps en temps :)

C'est un phénomène dû à la propagation des rayons lumineux issus d'un oasis, par exemple, sur une longue distance.

Le faible taux d'humidité dans l'air fait qu'ils ne sont pas absorbés.

Formation du mirage

Les rayons lumineux frappent l'ensemble de la Terre sauf les pôles à certaines périodes de l'année mais là n'est pas le problème ; au moment de l'entrée dans l'atmosphère, les rayons lumineux sont légèrement déviés car ils pénètrent dans un milieu dont l'indice est différent : c'est comme ça que naissent les mirages ; nous avons l'impression qu'un objet se situe à une centaine de mètres : en réalité il se trouve à plus de 200 km .

Dans le désert, les rayons lumineux sont intégralement absorbés par le sable qui réchauffe provoque une montée de la température de l'air : l'accumulation des rayons lumineux fait alors que le milieu dans lequel se trouve le désert n'est plus homogène ; les rayons se réfractent et se réfléchissent systématiquement dès qu'ils s'approchent de l'observateur ; l'observateur voit en fait des rayons ayant une trajectoire en ligne droite et ainsi croit voir une image provenant du sol .

Par exemple, il voit une étendue marron, croyant qu'il y a une grande ville dans le désert ; il n'en est rien du tout .

L'équation de la propagation des rayons lumineux obéit à une parabole de concavité orienté vers le haut ; les rayons lumineux parviennent à l'observateur.

L'observateur ressent donc une illusion de palmiers et d'étendues d'eau.

D'où

sin i = n1 sin i1 = ... = np sin ip = np+1sin ip+1 = np+2 sin ip+2 = ...

ce qui donne

n sin i = (n+dn) sin (i+di)

avec n sin i constante : les rayons lumineux arrivant sur l'oasis ont une trajectoire plane.

On peut donc considérer

n sin i = n' sin i' = K

K constante.

Or,

dy / dx = cotan i

D'où

cotan i = cos i / sin i = (1 - sin²i )^(1/2) / sin i

et donc

dz / dx = (n²/K² - 1)^(1/2)

En intégrant dz par rapport

...