Question: J’ai passé devant ce type à vélo la nuit dernière et ses feux arrière étaient si brillants que j’ai pensé qu’ils étaient alimentés électriquement. Puis, lorsque j’ai commencé à le dépasser, les lumières se sont éteintes, je savais donc qu’elles devaient être des réflecteurs. Je me suis demandé comment ces choses fonctionnent réellement. Y a-t-il une sorte de miroir spécial sous le plastique rouge? – PH, Miami, FL
Réponse: Pas tout à fait. Si c’était un simple miroir plat à l’intérieur, vous ne verriez pratiquement aucune lumière — à moins que vous ne soyez directement derrière le vélo au lieu de passer en toute sécurité à côté. Ce qui est nécessaire, c’est un « miroir » qui renvoie la lumière aux yeux du conducteur quel que soit l’angle entre les phares du véhicule et le réflecteur.
Le comportement omnidirectionnel des réflecteurs de vélo provient de ce qu’on appelle un rétroréflecteur (alias « réflecteur de cube d’angle »). La photo ci-dessus montre un signe d’événement d’astronomie que j’ai fait à l’aide de réflecteurs de vélo. Notez comment ils « s’allument » lorsqu’ils sont éclairés par une lampe de poche. Notez également que le faisceau de la lampe de poche était dirigé à 60 ° par rapport au plan du panneau, tout comme la ligne de visée de la caméra.
Les rétroréflecteurs sont utilisés sur les feux arrière de bicyclettes et d’automobiles depuis près de cent ans. Plus récemment, ils ont été utilisés pour les vêtements de jogging et les sacs à dos. Ils sont également utilisés pour la télémétrie par les géomètres et les astronomes. Contrairement aux miroirs plats, les rétroréflecteurs renverront la lumière percutante directement à sa source, quelle que soit la direction d’où provient cette lumière.
Imaginez que vous ayez un miroir plat à 1 km et perpendiculaire à votre ligne de visée. Si vous le regardiez à travers un télescope, vous n’auriez aucun mal à scanner d’avant en arrière et à vous voir dans le reflet. Mais si vous essayiez de faire briller une lampe de poche sur le miroir en vous attendant à voir la lumière réfléchie, l’alignement devrait être presque parfait. Avec un rétroréflecteur, tout ce dont vous avez besoin est de le frapper avec n’importe quelle partie du faisceau (qui s’étale sur la distance) et vous verrez la réflexion.
Les rétroréflecteurs sont basés sur la Loi de la Réflexion:
Les réflecteurs de vélo contiennent des centaines de ces minuscules rétroréflecteurs, chacun peut-être de 2 à 3 mm de côté. Le diaporama suivant vous permet de voir à l’intérieur d’un réflecteur de vélo disséqué. Dans la diapositive 1, vous pouvez voir les structures cubiques estampées dans le plastique, mais il est difficile de savoir ce qui est en cause étant donné le matériau translucide. Dans la diapositive 2, il est saupoudré de craie qui se rassemble dans les dépressions rendant visibles les facettes cubiques. La diapositive 3 montre le réflecteur en fonctionnement – notez que presque toutes les facettes du cube d’angle émettent de la lumière! Au cas où vous vous poseriez la question, cette couleur « jaune » est une image déformée du filament de l’ampoule.
Les rétroréflecteurs fonctionnent si bien qu’ils ont été laissés sur la Lune par les astronautes des missions Apollo 11, 14 et 15. Si vous leur faites briller un laser brillant depuis la Terre et combien de temps il faut pour que la réflexion revienne, vous pouvez facilement calculer la distance à la Lune. Ces dispositifs passifs sont toujours utilisés à cette fin, mais ils ont accumulé de la poussière au fil des ans, de sorte que la réflectivité a diminué. Voir mon article du 5 mai 2014 à propos de pour en savoir plus à ce sujet.
Voici une photo du rétroréflecteur Apollo 15. Les cubes d’angle sont clairement visibles.
Fait intéressant, il existe un autre dispositif optique passif qui fait la même chose qu’un rétroréflecteur de cube d’angle. C’est ce qu’on appelle un rétroréflecteur des yeux de chat et il fonctionne, comme son nom l’indique, comme les yeux d’un chat (et d’autres vertébrés). Alors que les rétroréflecteurs de cube d’angle n’utilisent que la réflexion de la lumière, les yeux de chat utilisent à la fois la réflexion et la réfraction. La peinture sur les panneaux de signalisation et les surfaces routières incorpore de petites perles translucides qui imitent ce comportement.
La Semaine Prochaine dans les Lumières du Ciel ⇒ Les Étoiles Les Plus Brillantes Ne Sont Pas Les Étoiles Les Plus Proches