Le miroir sans tain

Expérimentation d'Optique pour les enfants

Le miroir sans tain est par exemple utilisé comme système antivol. Dans un magasin, il y a une vitre par exemple entre le bureau du directeur et le magasin. Mais cette vitre est un miroir sans tain. Les clients dans le magasin croient voir un simple miroir. Mais depuis son bureau le directeur voit tout dans le magasin, presque comme s'il regardait au travers d'une simple fenêtre.

D'autres appellations sont : vitre sans tain, glace sans tain, miroir semi-réfléchissant.

Le matériel

Matériel d'expérimentation nécessaire :

	couverture de survie	3 €		Magasins de sport, camping...
	laser de poche	10 €		Magasins d'électronique, grandes surfaces...

Faire l'expérience

Pour faire l'expérience, procède comme ceci :

Découpe une bande de 10 centimètres de largueur (ou un peu plus...) dans la couverture de survie.

Plaque la bande devant tes yeux, comme un bandeau pour masquer les yeux.

Tu peux constater que tu vois assez bien ce qu'il y a autour de toi. Mais, personne autour de toi ne peut voir tes yeux, ni le reste de ton visage masqué par la bande !

Essaye la bande des deux côtés, face dorée ou face argentée. Tu peux constater que le résultat est le même.

bande de couverture de survie devant les yeux

Si tu veux essayer toute la couverture de survie pour monter un miroir sans tain entre deux pièces, tu peux faire ceci :

Tends la couverture de survie pour fermer l'ouverture entre deux pièces. Par exemple laisse la porte ouverte et ferme l'ouverture en collant la couverture de survie avec deux bouts de papier collant au dessus. Il n'est pas nécessaire qu'elle soit bien tendue.

Il faut que dans une pièce il fasse sombre (éteints toutes les lampes ou presque, ferme les rideaux s'il fait jour) et que dans l'autre pièce il fasse le plus clair possible (allume toutes les lampes ou ouvre les rideaux).

Passe d'une pièce à l'autre et constate que quand tu es dans la pièce sombre tu vois tout dans l'autre pièce. Par contre que tu es dans la pièce éclairée, tu ne vois pas ce qu'il y a dans l'autre pièce ; la couverture fait obstacle.

Le principe de fonctionnement

Comment cela fonctionne-t-il ? Souvent on croit que le miroir sans tain laisse passer la lumière dans un sens mais pas dans l'autre. Ce serait pour cela qu'on voit tout depuis une pièce et rien depuis l'autre. C'est faux. En réalité, le miroir sans tain laisse passer la même proportion de lumière dans un sens que dans l'autre.

L'astuce repose sur le fait qu'une pièce est sombre et l'autre est éclairée.

Pour vérifier que le miroir sans tain laisse autant passer la lumière dans un sens que dans l'autre, utilise un bout de la couverture de survie et le laser. Dirige le laser vers la surface de la couverture. Tu peux constater qu'une grande partie du faisceau du laser est renvoyée par la couverture ; elle rebondit comme sur un miroir. Mais de l'autre côté de la couverture il y a tout de même une petite tache laser. Une partie du faisceau laser a traversé la couverture. Si tu retournes le bout de couverture, tu verras que cela ne fait de différence. Il y a toujours la même quantité de lumière du laser qui la traverse. La couverture ne fait donc pas de différence si la lumière lui vient par une face ou par l'autre face.

un faisceau laser traverse partiellement une
couverture de survie

Explication du fonctionnement du miroir sans tain :

Quand une personne qui se trouve dans la pièce très éclairée regarde le miroir, qu'est-ce que ses yeux reçoivent ? Ils reçoivent une grande quantité de lumière, qui est simplement de la lumière de la pièce éclairée qui rebondit sur la feuille, par effet miroir. Ils reçoivent aussi de la lumière qui vient de la pièce sombre et qui traverse le miroir sans tain, mais cela fait très peu de lumière, parce que non-seulement la pièce sombre est très peu éclairée, mais de surcroît le miroir n'en laisse passer qu'une petite partie. Donc la personne reçoit une grande quantité de lumière qui vient de la pièce où elle se trouve, et très très peu de lumière de la pièce sombre. Tellement peu, qu'elle ne distinguera rien de ce qui se trouve dans la pièce sombre. Tout est saturé par la lumière de la pièce lumineuse.

Par contre pour une personne qui se trouve dans la pièce sombre, quand elle regarde le miroir, bien sûr elle reçoit de la lumière qui rebondit dessus par effet miroir, mais elle reçoit aussi et surtout la lumière qui traverse le miroir, qui provient de la pièce très éclairée. Donc, pour cette personne, ce qu'elle voit sera en grande partie constitué de lumière de la pièce très éclairée. Donc elle voit ce qui se passe dans la pièce très éclairée...

Si la couverture est jaune d'un côté, c'est parce que la feuille de plastique sur laquelle on a déposé de l'aluminium est jaune. Cela n'a pas beaucoup d'importance mais si on veut que la face vers la pièce éclairée ressemble le plus possible à un miroir, on met la face argentée vers la pièce éclairée et la face dorée vers la pièce sombre. Dans certains magasins de sport on vend aussi des couvertures qui sont argentées des deux côtés, parce qu'on a utilisé une feuille de plastique incolore, parfaitement transparente. Malheureusement elles ne fonctionnent pas bien pour l'expérience du miroir sans tain, parce qu'on voit trop flou au travers.

Cela peut aussi fonctionner avec des surfaces qui ne sont pas argentées. Un verre fortement fumé, qui laisse passer peu de lumière mais sans altérer la qualité de l'image, fait l'affaire. Un tissu très fin, avec des mailles espacées, peut également faire l'affaire (c'est la raison pour laquelle on voit parfois à l'intérieur des habitations la nuit, si les locataires ont utilisé un tissu fin pour leurs tentures. Les locataires eux-mêmes ne voient pas ce qui se passe au dehors, s'ils ont allumé les lampes dans les pièces.)

Le MIT a mis au point un dispositif qui laisse réellement passer la lumière dans un sens et pas dans l'autre (clique ici pour lire l'article) mais cela ne fonctionne que dans un cadre bien précis. Si une simple surface inerte comme la couverture de survie laissait passer plus de lumière dans un sens que dans l'autre, on pourrait s'en servir pour produire de l'énergie gratuitement. Plus besoin de pétrole, de nucléaire, de soleil ou de vent... Malheureusement les lois de la Physique disent que c'est impossible.

Le défi

Si on se trouve dans un endroit éclairé où il y a un miroir sans tain, il y a un moyen simple, rien qu'en utilisant ses mains, pour vérifier que c'est bien un miroir sans tain et éventuellement voir ce qui se trouve dans la pièce sombre de l'autre côté. As-tu une idée de comment procéder ?

Remerciements

Image utilisée pour la personne qui tient une bande devant les yeux : Image: sippakorn / FreeDigitalPhotos.net

Merci à Bernard Schenk pour les renseignements sur la diode optique du MIT et pour les remarques en Thermodynamique.

Eric Brasseur - 15 décembre 2011