Expérience montrant la couleur bleu du ciel et celle oranger du soleil au coucher ou lever.

Un aquarium (ou un grand saladier transparent) est rempli d’eau très claire dans une pièce sombre. Il est traversé par le faisceau lumineux d’un projecteur de diapositives, le faisceau étant projeté sur un écran à quelques mètres de l’aquarium. On ne voit que le passage de quelques poussières à travers le faisceau lumineux. On ajoute une ou deux gouttes de lait dans l’aquarium, on mélange et on laisse reposer. Le faisceau lumineux devient immédiatement très visible. La lumière diffusée est légèrement bleutée, le bleu étant plus prononcé près de l’entrée du faisceau dans l’aquarium. La tache lumineuse sur l’écran prend une couleur orangée. On continue à introduire progressivement du lait. La lumière diffusée est toujours bleutée près de l’entrée dans l’aquarium, mais devient progressivement orangée près de la sortie. La tache sur l’écran devient rouge-orange foncé.
Photo: Laurent Fairhead

On refait la même expérience dans un second aquarium, mais en remplaçant le lait par de la poudre de talc. Le talc se mélangeant difficilement à l’eau, on préparera au préalable un mélange eau-talc dans un petit récipient (une cuillère à soupe de talc dans un bol d’eau) et on introduira progressivement ce mélange dans l’aquarium. Ce que l’on observe est maintenant très différent : la lumière diffusée est blanche, sans aucune teinte, et la tache lumineuse sur l’écran reste également blanche. Lorsque l’on augmente la quantité de talc, la lumière diffusée ou celle atteignant l’écran reste toujours blanche, seule son intensité varie.

Pour que ces expériences donnent des résultats satisfaisants, le récipient devra être assez grand (30-40 cm de long). Le faisceau lumineux sera celui d’un projecteur de diapositives : il est bien focalisé et provient d’une lampe halogène, dont la lumière a une composante bleue significative bien que plus faible que celle du rayonnement solaire. Un éclairage par une lampe de poche standard donnera des résultats décevants, sa lumière ne comportant presque pas de bleu. On n’obtiendra de toute façon jamais le bleu de notre ciel. On aura avantage à réaliser les deux expériences en même temps, avec deux récipients identiques éclairés alternativement. Les couleurs de l’expérience avec le lait apparaîtront mieux par contraste avec le blanc de l’expérience avec le talc.

D'après La Physique de l'atmosphère, J-L Dufresne, in "Graines de Sciences 4" , pp.59-94, Edition Le Pommier, Paris, 2002.


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