Objectifs
Le rayonnement solaire interagit avec l'atmosphère ainsi qu'en témoignent certains phénomènes fréquemment observables, tels que le bleu du ciel ou la couleur du soleil couchant. L'objectif visé ici est de mettre en évidence les différents types d'interactions qui affectent la propagation de la lumière solaire dans l'atmosphère.
Matériel nécessaire
- Source de lumière délivrant un faisceau lumineux à bords parallèles,
- support,
- aquarium,
- fluorescéine,
- miroirs,
- support de miroir,
- écran,
- luxmètre,
- échantillons de papier Canson de différentes couleurs,
- matériaux variés (métaux, sable, glace...).
| | Expérience n° 1 : interactions lumière - atmosphère | Lumière blanche | Laser (lambda=532 nm.) |  |  |
Dans l'expérience ci-dessus, il est possible de considérer que l'eau colorée simule l'atmosphère et que le fond de l'aquarium correspond au sol terrestre. Dans l'air, la présence d'un faisceau lumineux peut être identifiée par la diffusion qui affecte les particules en suspension (poussières, fumée). Dans un liquide coloré, par exemple de l'eau et de la fluorescéine, il est également possible de bien visualiser, grâce à la diffusion, la présence d'un faisceau lumineux.
Ce phénomène de diffusion va donc servir de support à la mise en évidence d'autres phénomènes, tels que la réflexion et la réfraction (dans ce dernier cas, d'un point de vue expérimental, il est nécessaire de faire appel à un fluide transparent d'indice de réfraction très différent, d'où l'utilisation d'une cuve à eau). En modifiant l'angle d'incidence de la lumière, les variations de réflexion peuvent être observées. Expérience n° 2 : À l'aide d'un miroir dont la face réfléchissante est tournée vers le bas ou vers le haut , il est également possible de simuler les interactions du rayonnement solaire avec la surface de la Terre ainsi qu'avec les nuages, et par suite d'introduire la notion d'albedo.   Expérience n° 3 : réflexion diffusion et absorption.  L'utilisation d'un luxmètre permet d'approfondir l'étude précédente :
- En déplaçant le luxmètre, on constate que la réflexion de la lumière par le milieu observé s'exerce dans différentes directions (réflexion diffuse).
- En utilisant différents milieux (mats, brillants, colorés, dépolis) et pour une position stable du luxmètre, on constate que la lumière est plus ou moins réfléchie (a contrario, plus ou moins absorbée) par le milieu.
- En modifiant l'angle d'incidence, des variations de la réflexion peuvent être constatées. | |
