Opt1-4 - Miroirs conjugués
Fonction
Montrer que les « rayons de chaleur » (expression de l'époque où furent construits ces miroirs ; on dirait aujourd'hui rayons infrarouges) se réfléchissent selon les mêmes lois que les rayons lumineux visibles, ou les ondes sonores.
Description
Chacun des deux miroirs (en cuivre) est une calotte sphérique de sommet S , de centre C. Le milieu F du segment SC est appelé foyer.
Tout rayon (sonore, lumineux ou « de chaleur ») qui passe par F et se réfléchit sur le miroir en I repart parallèlement à l'axe ; inversement un rayon parallèle à l'axe, se réfléchissant sur le miroir en J, passe ensuite par F.
Expérience source-récepteur : on dispose au foyer du miroir source un petit panier métallique contenant de la braise incandescente : les rayons infrarouges émis par cette braise se réfléchissent sur le miroir et forment un faisceau parallèle. On dispose au foyer du miroir récepteur un petit morceau d'amadou tenu par une pince (l'amadou est une substance fibreuse provenant du champignon de même nom, qui brûle facilement, mais lentement et sans flamme...L'amadou était autrefois utilisé dans les briquets à mèche). On constate alors que, quelle que soit la distance (aspect paradoxal de l'expérience), pourvu toutefois qu'elle ne soit pas trop grande) l'amadou entre en combustion.
Expérience du miroir ardent : le « miroir récepteur » est utilisé seul, tourné vers le soleil, l'amadou brûle.
Histoire
Au siège de Syracuse par les Romains, « Archimède, dit l'historien Zonaras, ayant reçu les rayons de soleil sur un miroir, à l'aide de ces rayons rassemblés et réfléchis par l'épaisseur et le poli du miroir, embrasa l'air et alluma une grande flamme qu'il lança toute entière sur les vaisseaux qui mouillaient dans la sphère de son activité » (extrait du traité de physique de Daguin). Les Athéniens utilisaient un vase concave d’or poli pour allumer le feu sacré de Vesta. Cazin cite également :
- le miroir en cuivre de Ehrenfried Walther von Tschirnhaus, de 2 m de diamètre, de plus de 2 m de distance focale construit en 1687: on pouvait faire fondre le cuivre, l'argent, vitrifier la brique ;
- le miroir ardent construit pour Louis XV en 1757 par Bernières ;
- l'expérience de Edme Mariotte (1620-1684) qui enflamma de la poudre avec un miroir ardent ;
- l'expérience de Georges-Louis Leclerc de Buffon (1707-1788) qui réussit à enflammer du bois à 200 pieds (60 m) du miroir. Son appareil était composé de cent miroirs plans en verre étamé ayant chacun un demi-pied carré de superficie, et ajustés à charnières sur un châssis de manière que leur ensemble constituât une surface sphérique.
Selon encore (autre source), le miroir de Cassini grâce auquel Louis XIV pouvait faire fondre du fer, la réalisation d'un four solaire par Lavoisier en 1771.