Pourquoi les vitres sont-elles transparentes ? - 5.0 out of 5 based on 52 votes

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réponse simple

Réponse simple :

Lorsque la lumière percute un objet, elle va interagir avec les molécules qui le composent. Une partie des particules lumineuses seront absorbées, d’autres reflétées ou simplement déviées5 : ce comportement donne à nos yeux des indices sur ce qui nous entoure. Nous voyons donc les objets car ils modifient les rayons lumineux qui leur parviennent.

 

La lumière converge comme pour une lentille
La lumière est bloquée ou déviée par les matériaux 
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Par exemple, une pomme nous apparaît rouge car elle absorbe en réalité toutes les autres couleurs qui composent la lumière blanche que nous voyons. Seuls les rayons rouges rebondissent et sont ensuite captés par nos yeux.

 

Les objets absorbent les rayons et en renvoient d'autres, ce qui donne leur couleurs
Perception des couleurs
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La lumière visible se compose de toutes les couleurs du rouge au violet
La lumière visible se compose de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel
 (agrandir l'image)

Même un objet qui ne fait que réfléchir les rayons, sans les absorber, peut être visible : c’est par exemple le cas des miroirs.

 

La surface d'un miroir réfléchit les rayons lumineux à l'identique
La surface d'un miroir renvoie la lumière à l'identique
 (agrandir l'image)

Imaginez à présent un objet qui ne réfléchit pas la lumière et qui ne l’absorbe pas non plus. Autrement dit, les rayons le traversent sans subir de modifications. Notre œil ne voyant pas de différence, il percevra l’objet comme étant transparent.

 

Le verre est transparent car il laisse passer les rayons lumineux
Nous voyons les rayons provenant de l'autre côté de la vitre
 (agrandir l'image)

La transparence du verre permet aux visiteurs d'observer les animaux dans leur milieu
A la fois solide et transparent, le verre est un matériau privilégié pour l'observation (agrandir l'image)

Les exemples de matériaux sont nombreux : vitres, eau, gaz, atmosphère, certains plastiques… tout ce qui laisse passer la lumière visible. Ils peuvent néanmoins absorber d’autres formes de rayonnements, comme les UV et les infrarouges8.

 

Au sommet d'une falaise, un homme surplombe le lac Léman (en Suisse)
L'atmosphère est transparente, mais elle absorbe d'autres types de rayons 
(agrandir l'image)

Bien qu’étant transparentes, ces substances peuvent dévier suffisamment les rayons sous certains angles pour que l’on puisse deviner leur présence. Ce processus s’appelle la « réfraction ».

 

Le cure-dent semble "cassé", car la lumière est déviée à l'interface entre l'air et l'eau
Le cure-dent semble "cassé", car la lumière est déviée à l'interface entre l'air et l'eau (agrandir l'image)

Toutes ces propriétés dépendent de la structure microscopique de la matière : c’est-à-dire de quoi l’objet est composé et comment ces éléments s’agencent7. En modifiant ces données, par exemple en ajoutant des impuretés dans une vitre, on peut changer sa réaction à la lumière et ainsi lui conférer les teintes souhaitées12.

 

La coloration verte du verre peut être donnée en ajoutant de l'oxyde de chrome
Le verre peut être coloré de multiples façons (agrandir l'image)

 

Vous souhaitez davantage de précisions ? Lisez l'onglet "réponse avancée" en début d'article.

 

Commentaires  

+13 #8 Cyril 23-10-2015 04:16
Citation en provenance du commentaire précédent de F.M. :
Attention: à vouloir schématiser les choses, on simplifie trop et on dit involontairement une erreur.
F.M.


C’est en effet l’une des difficultés de la vulgarisation de demander des omissions et des simplifications. À mon avis ce n’est pas un problème du moment que ces limites sont clairement présentées comme telles. Je trouve que c’est le cas dans cet article, car il est bien mentionné que le modèle atomique était volontairement simplifié. Je reconnais par contre que le terme « gravite » pourrait porter à confusion, vu qu’il fait référence à la force de gravitation qui est bien sûr complétement négligeable comparée à l’interaction électrique proton-électron.

Selon moi le danger apparaît lorsque le vulgarisateur ne dit pas que sa description est simplifiée, car les lecteurs risquent de prendre ses explications pour acquises. C’est d’ailleurs un problème qui n’est pas restreint à la vulgarisation et qui se retrouve par exemple dans le milieu scientifique. Étant physicien, je réalise au quotidien que l’un des défis majeurs de la description d’un phénomène est d’établir des approximations. A strictement parler, je suis constamment réduis à faire des "erreurs" dans le sens où je n’obtiendrai jamais une description parfaite de la réalité. Il est néanmoins crucial d’avoir à l’esprit ces simplifications, d’en tenir compte et d’essayer de les améliorer, car sans cela on risque d’oublier que l’on travaille sur des approximations.
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+12 #7 Intra-science 23-10-2015 02:42
Citation en provenance du commentaire précédent de F.M. :
Bonjour,
Attention: à vouloir schématiser les choses, on simplifie trop et on dit involontairement une erreur.
Autour du noyau dans un atome, les électrons ne "gravitent" pas. A ces échelles, il n'y a pas de trajectoire au sens où nous l'entendons pour les objets de notre quotidien. Les électrons sont bien présents autour du noyau et organisés en couches. Mais les cercles qui se voudraient abusivement décrire leur mouvement autour du noyau - circulaire ou pas - sur un schéma dessiné à la main est un abus toléré (une première erreur) qui ne saurait être complétée par le terme "gravitent", ou bien "tournent", ou bien se "déplacent autour", ou "orbitent" (une seconde erreur). Pour simplifier, disons que, si l'on pouvait voir à ces échelles - en zoomant -, on ne pourrait pas 'suivre des yeux' les électrons, de même que les composants du noyaux. On verrait une zone plus ou moins floue pour chaque électron, indiquant les chances qu'il a de se trouver à cet endroit. ;)
Cela dit, mise à part ce détail, tout de même important, excellent article. Continuez ;)
Cordialement,
F.M.

Bonjour,

Oui bien sûr, rassurez-vous je ne vois pas les électrons comme des balles de ping-pong qui gravitent autour d’un mini-soleil ;-) … C’est pour ça que je dis tout de même qu’« on peut schématiquement décrire les atomes [… ]», et que la légende de l’image du dessous est « Représentation (très) simplifiée d'un atome =) ».

Cela dit ça ne me dérange pas de remanier encore un peu les phrases pour insister sur l’irréalisme de cette simplification (et notamment remplacer « gravitent », qui peut prêter à confusion), mais au-delà de ça je ne pourrai pas intégrer les bases de la mécanique quantique dans un article qui ne fait qu’effleurer le sujet. D’ailleurs, je dois admettre que malgré les faits établis, la description probabiliste du mouvement d’un électron par sa fonction d’onde ne me paraît pas forcément si conforme à la réalité…… Mais à ce niveau-là j’ai bien conscience que ça ne peut rester qu’un avis très personnel.

Bonne suite à vous de même et merci d’avoir pris le temps d’écrire cette rectification.
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-13 #6 F.M. 22-10-2015 18:47
Bonjour,
Attention: à vouloir schématiser les choses, on simplifie trop et on dit involontairement une erreur.
Autour du noyau dans un atome, les électrons ne "gravitent" pas. A ces échelles, il n'y a pas de trajectoire au sens où nous l'entendons pour les objets de notre quotidien. Les électrons sont bien présents autour du noyau et organisés en couches. Mais les cercles qui se voudraient abusivement décrire leur mouvement autour du noyau - circulaire ou pas - sur un schéma dessiné à la main est un abus toléré (une première erreur) qui ne saurait être complétée par le terme "gravitent", ou bien "tournent", ou bien se "déplacent autour", ou "orbitent" (une seconde erreur). Pour simplifier, disons que, si l'on pouvait voir à ces échelles - en zoomant -, on ne pourrait pas 'suivre des yeux' les électrons, de même que les composants du noyaux. On verrait une zone plus ou moins floue pour chaque électron, indiquant les chances qu'il a de se trouver à cet endroit. ;)
Cela dit, mise à part ce détail, tout de même important, excellent article. Continuez ;)
Cordialement,
F.M.
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