Premier prolongement du support initial de réflexion du 16 décembre 2007 concernant les expériences sur les "Glaçons"

Ce samedi,nous présentions notre premier support de réflexion,qui concernait l'apparence de
n'importe quel "glaçon" obtenu dans une enceinte où règne une température inférieure à 0°C
(en particulier dans un réfrigérateur).
( http://lesgerboises.blogspot.com/2006/12/prsentation-du-premier-support-de.html )

Lorsqu'on observe la partie centrale d'un glaçon d'aspect "nuageuse",donc la présence d'une zone hétérogène,et que l'on vous demande de répondre à la question:
De quoi s'agît-il ?
Il ne peut-être question,en premier lieu, de présenter des hypothèses sur la nature de cette absence d'homogénéité.Il faut préciser qu'il est question d'une interaction(1) entre la lumière visible et des" discontinuités"(2)présentes au centre de ce bloc de glace limpide dans sa périphé rie :sa zone externe,formée au contact avec le récipient utilisé.Cette zone homogène et transparente permet de distinguer parfaitement le domaine central hétérogène (3).
Une question se pose ?
Quelle est la nature de ces interactions de la lumière sur ces discontinuités ?
Nous pouvons dire que plusieurs phénomènes physiques interviennent à l'interface de deux domaines dont les propriétés(par rapport à la lumière)sont différentes,ici le domaine de la glace pure et celui des microdomaines situés dans cette dernière.
-réflection totale(4) de la lumière sur les interfaces(comme dans le cas d'un miroir plan);
-réfraction(5) de la lumière sur ces discontinuités (déviation à l'interface de deux domaines)
-diffusion(6) également des rayons lumineux sur de très nombreuses microparticules dont les dimensions sont de l'ordre de la longueur d'onde de la lumière blanche visible (comprise entre
0,4 et 0,7 micromètres)

Voici quelques expériences facilement réalisables qui vont vous permettre de constater la réalité de ces phénomènes .
1-vous réalisez une marque(un trait,une lettre) avec du blanc correcteur(utilisé pour cacher les erreurs d'écriture)sur la paroi parfaitement transparente d'un verre à boire ou sur la surface d'une feuille de plastique ou celle de la paroi d'une bouteille en plastique.Vous placez derrière
une feuille de papier blanc servant d'écran et vous éclairez la marque blanche avec le faisceau
d'une lampe électrique.Vous constaterez que la lumière "a été arrêtée"par la marque blanche.
Sur la feuille de papier servant d'écran vous pourrez observer une ombre noire ayant la forme
des marques réalisées sur les surfaces transparentes.Les microparticules du blanc correcteur
sont à l'origine des phénomènes lumineux énumérés ci-dessus et expliqués à la fin du texte.
2-vous pourrez réaliser une autre expérience en prenant une feuille de plastique par exemple
ou en découpant un morceau de bouteille en"plastique".Vous rayerez les surfaces transparentes
avec une pointe métallique et comme précédemment vous pourrez observer les ombres noires
sur la feuille blanche placée derrière correspondant aux rayures.Dans ce dernier cas(rayures)
nous avons crée , par pression de la pointe métallique ,des microfissures, des microfractures
dans la matière plastique qui perturbent la propagation de la lumière ( phénomènes analogues
aux précédents)
3-si vous prenez une feuille de plastique très fine utilisée par les fleuristes ou celle d'un sachet
de friandises(bonbons par exemple) et que vous la froissez fortement en faisant une boule,vous
constaterez qu'en éclairant la feuille, les zones de plis arrêteront la lumière comme précédem -
ment.
4-dernière expérience: si après avoir mouillé les surfaces de verre ou des feuilles de plastiques
et les avoir secoué sans les essuyer ou avoir pulvérisé de fines gouttelettes de liquide sur leurs
surfaces,vous recommencez les expériences d'éclairement, vous constaterez la présence d'om -
bres noires ponctuelles formées par les microgouttelettes subsphériques de liquide adhérant sur les surfaces.

Maintenant que ces expériences nous ont permis de découvrir,de comprendre les phénomènes, nous pouvons constater(voir,observer)que la masse blanche dans la partie centrale des glaçons observable grâce à la zone périphérique transparente sont des interactions de la lumière avec la matière.

Il sera nécessaire dans une prochaine étape explicative de rechercher les raisons de la présence de ces hétérogénéités spécialement dans la partie centrale et surtout de déterminer leur nature en vue de connaître leur origine.
Il faudra également définir les notions de limites entre deux milieux et surtout la notion de frontière,zone cruciale où se produisent les phénomènes essentiels dans la matière.
Dans le milieu vivant,les membranes de nos cellules jouent des rôles équivalents .Nous en parlerons de nouveau plus tard !
Il sera également nécessaire de se demander si ces phénomènes pourraient se généraliser à d'autres situations dans des contextes très divers et quelles en seraient les conséquences.
-
(1)interaction :réaction réciproque de deux ou plusieurs phénomènes ou objets matériels l'un sur l'autre,interdépendance.
(2)discontinuité :interruption dans un milieu homogène formée par un facteur étranger à ce milieu(objet,déformation,changement de propriété).
(3)hétérogène :de nature et/ou d'aspect différents,se dit des éléments constitutifs d'une
substance qui n'ont pas les mêmes propriétés.
(4)réflexion totale :réfléchir,renvoyer vers... Phénomène se produisant à la surface de séparation de deux milieux dans lesquels une onde lumineuse possède des vitesses de propagation différentes(une partie de l'onde lumineuse est renvoyée vers l'avant,le premier milieu,(ré-
flexion)ici la glace limpide;l'autre partie de la lumière pénètre dans le second milieu,là celui
des hétérogénéités. Il y a réflection totale lorsque le rayon lumineux passe d'un milieu A dans lequel sa vitesse est plus faible que dans l'autre B.Sous un certain angle de pénétration le rayon sera réfléchi sur la surface de séparation vers le milieu A,qui apparaîtra comme un point lumineux intense. ou un liseré très brillant,selon la taille du milieu inclus.
(5)réfraction :réfracter,faire dévier la direction....Dans notre cas :réfraction correspond à la déviation d'un faisceau de lumière qui franchit la surface de séparation de deux milieux dans lesquels le rayon incident et le rayon dévié se propagent avec des vitesses différentes.
(6)diffusion :diffuser,se répandre dans toutes les directions sans orientations privilégiées .
Dissémination(éparpillement) des rayons lumineux d ans un milieu formé de micropar-
ticules et/ou de microdomaines solides(cristaux) ou gazeux(microbulles)ainsi que de micro-
fractures .

A bientôt,pour se rendre compte de l'importance de la compréhension de l'ensemble de ces phénomènes dans des contextes divers et pour être capable de dominer son propre pouvoir de réflexion.
Gerboise