Pourquoi les bâtons sont-ils tordus dans l'eau ?

Avez-vous remarqué qu’un crayon paraît tordu dans un verre d’eau ?

Qu’une piscine paraît toujours moins profonde qu’elle ne l’est ?

Ceci est dû à la réfraction, c’est-à-dire la déviation des rayons lumineux quand ils passent d’un milieu à un autre (eau, air, verre...).

Très tôt, la nature de la lumière a intrigué les hommes. Les Grecs anciens étudiaient déjà la réflexion et la réfraction. Les Arabes au Moyen Âge en savaient assez pour fabriquer des verres de lunettes.

La réfraction de la lumière se définit par la différence de vitesse dans des milieux différents. La lumière se propage à 300 000 km/seconde à travers l’air. Quand elle pénètre dans l’eau, elle ralentit, ce qui la force à changer de direction. Car la lumière, pour aller d’un point à un autre parcourt le chemin qui lui permet d’y arriver en un temps minimum.

Cette réfraction est utilisée dans la fabrication de lentilles. Ce sont des verres taillés spécialement pour réfracter la lumière d’une façon très précise. Une lentille convergente est plus épaisse au milieu que sur les bords. Elle fait converger les rayons de lumière qui la traversent en un point appelé foyer permettant de voir les objets plus grands qu’ils ne sont.

Faites-le vous-même

Placez un crayon dans un verre d’eau et reculez-vous. Le crayon paraît tordu ou en deux morceaux parce que la lumière est réfractée quand elle passe de l’eau à l’air.

Illustration de Vincent Burille