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Parmi les dispositifs qui renvoient la lumière, il faut distinguer trois modes de fonctionnement :
  • les dispositifs phosphorescents (qui restent lumineux dans le noir) ;
  • les dispositifs fluorescents (qui brillent sous la lumière noire, mais qui ne restent pas brillants) ;
  • les dispositifs réfléchissants.

Les deux premiers sont expliqués sur ma page « La différence entre phosphorescence et fluorescence », et je ne vais expliquer ici que les dispositifs réfléchissants.

Ces dispositifs sont présents sur divers objets que vous avez tous déjà vu : les plaques minéralogiques, les panneaux de signalisation, les bandes grises sur les gilets jaunes sont des exemples. N’oublions pas non plus les catadioptres sur les vélos : si leur forme et leur couleur sont différentes, le principe de fonctionnement est, vous allez le voir, identique.

Les catadioptres, si vous en avez déjà observé un de près, sont lisses d’un côté et piquants de l’autre : ce sont des demi-cubes tous agencés côte-à-côte. Les côtés des demi-cubes forment des surfaces réfléchissantes comme des miroirs :

fonctionnent d’un réflecteur à angles
Par le simple fait que les miroirs soient disposés à 90°, les rayons incidents au catadioptre sont toujours renvoyés de là où ils viennent : vers la voiture et l’automobiliste dont les phares sont allumés, par exemple. Peu importe si la voiture est située parfaitement derrière ou un peu sur les côtés. C’est un simple jeu d’angles et d’optique géométrique, mais c’est particulièrement ingénieux et ça fonctionnement très bien.

Les catadioptres utilisent généralement des formes de demi-cubes, mais certains remplacent ces angles par des demi-sphères et ça marche aussi ! C’est l’effet « œil de chat ». Quand on éclaire un chat dans l’obscurité, on voit très bien ses yeux qui brillent dans le noir plus que le reste.

Mais revenons à nos bandes réfléchissantes sur les gilets ou sur les plaques minéralogiques et regardons-les de plus près. Beaucoup plus près : voici ce qu’on observe quand on place un bout de bande réfléchissante sous un microscope électronique ×200 :

bande réfléchissante sous microscope

Ce sont bien des micro-billes, et ce sont elles qui jouent le rôle de catadioptres sphériques en renvoient la lumière de là où elles viennent. Le principe est en fait identique aux catadioptres : on utilise des billes, mais des billes microscopiques.

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matheod a dit :

Mais si ce sont des billes, en quoi faut il en plus utiliser la configuration du cube ?

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Le Hollandais Volant a dit :

@matheod : non, le cube est juste géométriquement plus simple : on se contente des réflexions successives. La bille, il faut tenir compte du rayon et de l’indice de réfraction.
Mais les billes se suffisent à elles même pour renvoyer la lumière d’où elle viennent.

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Charpy a dit :

Hello ! Merci pour cet article fort intéressant :-)

J'ai du mal à comprendre l'expression 'demi cube' : c'est comme un tetraedre, ou comme un parrelepipede rectangle de dimension a, a et a/2 ?

Et donc tu dis qu'avec cette forme les rayons reflechis sont confondus avec les rayons incidents, quelque soit l'angle d'incidence ?

Dernière question, y a t il réflexion totale ou est ce qu'un peu d'intensité est perdue par réfraction ?

En tout cas c'est effectivement très ingénieux, merci encore pour la découverte !

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Le Hollandais Volant a dit :

@Charpy : Oui, c’est bien le tétraèdre que je veux dire, même si je viens de me rendre compte que ça ne fait pas du tout un demi-cube.
Un demi-cube coupé selon la grande diagonale donnerait ça : http://www.cutoutfoldup.com/images/0817-i.jpg , un heptaèdre irrégulier…

Voici une image qui montre bien un catadioptre, zoomé : https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Katzenaugar.jpg

(D’ailleurs, c’est marrant : le fichier se nomme « Katzenaugar », qui signifient « en œil de chat » ("Katze" : chat ; "aug" : œil). Un dispositif en œil de chat, c’est ça : https://de.wikipedia.org/wiki/Katzenauge et tu vois que le fonctionnement est identique avec une surface ronde là : https://de.wikipedia.org/wiki/Katzenauge#mediaviewer/File:Katzenauge2.jpg )

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Thomas a dit :

Merci pour cette explication !

Qu'en est-t-il des autocollants rétro-réfléchissants noirs (utilisés par exemple sur certains casques de moto) qui sont complètement noirs quand ils ne sont pas éclairés et très brillants quand ils sont éclairés ?

Comment un objet noir qui par définition est censé absorber toute la lumière peut-il être réfléchissant ?

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Le Hollandais Volant a dit :

@Thomas : peut-être ne la réfléchit t-il que quand on est bien en face ? Un peu comme un miroir placé au fond d’un tube : seul un éclairage de face atteint le miroir.

Après, il a seulement fallu miniaturiser tout ça (ce qui est possible).

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Bagigi a dit :
C'est très instructif. :) Mais je me demandais : il y a t-il une propriété thermique dans tout ça ?
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Le Hollandais Volant a dit :
@Bagigi : pas forcément : c’est purement optique.
La température peut éventuellement modifier légèrement l’indice de réfraction optique, mais ça ne changera pas grand chose dans tous les cas.


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