La Science de l'Invisibilité en question
Tout ce que l'oeil voit n'est pas forcément ce que le cerveau croit voir. La vision peut tromper la représentation qu'on se fait d'une chose.
Les confidences de l'homme invisible (extraits du roman de Wells), suivi de "L'homme invisible, c'est possible !" (dans "Sciences & Avenir") et autres articles scientifiques.
Premiers principes
"Avant tout, dit Kemp, je voudrais bien en savoir un peu plus long sur votre invisibilité.
- C'est bien simple, répondit Griffin.
- Pour vous, sans doute ; mais...
- La densité optique !... C'est un tissu d'énigmes, une série de problèmes, avec des solutions qu'on n'entrevoit que vaguement...
Je découvris un principe général des pigments et de la réfraction, une formule, une expression géométrique comportant quatre dimensions. Le commun des mortels et même les mathématiciens ne savent pas ce qu'une expression générale peut signifier pour qui étudie la physique moléculaire... C'était une idée capable de conduire à une méthode par laquelle il serait possible, sans changer aucune des propriétés de la matière (excepté, en certains cas, la couleur), de réduire l'indice de réfraction d'un corps solide ou liquide à celui de l'air, autant que peuvent l'exiger toutes les applications pratiques.
- Je ne vois pas encore tout à fait..., dit Kemp. Je comprends bien que, par ce moyen, vous pouvez ôter son éclat à une pierre précieuse ; mais de là à rendre invisible une personne, il y a loin.
- Précisément. Mais considérez que la visibilité dépend de l'action des corps visibles sur la lumière. Laissez-moi vous exposer les notions élémentaires comme si vous ne les connaissiez pas du tout. Mon explication en deviendra plus claire.
Vous savez très bien qu'un corps absorbe les rayons lumineux, ou il les réfléchit, ou il les réfracte, -ou il en absorbe, et il en réfléchit, et il en réfracte tout à la fois. Supposez qu'un corps ne réfléchisse, ni ne réfracte, ni n'absorbe aucun rayon : ce corps ne peut pas être visible par lui-même. Par exemple, vous voyez une boîte rouge opaque, parce que la couleur absorbe une partie des rayons lumineux et réfléchit les autres, c'est-à-dire vous renvoie tous les rayons rouges. Si elle n'absorbait pas une partie des rayons lumineux, si elle les réfléchissait tous, c'est une boîte éclatante de blancheur que vous verriez, une boîte d'argent !... Une boîte en diamant n'absorberait pas beaucoup de rayons et n'en réfléchirait pas non plus beaucoup par sa surface ; mais çà et là seulement aux endroits où les surfaces sont favorables, la lumière serait réfléchie et réfractée, de sorte que vous auriez l'impression de réflexions brillantes et de transparences : une boîte en verre ne serait pas aussi brillante ni aussi visible qu'une boîte en diamant, parce qu'il y aurait moins de réflexion et de réfraction. Vous comprenez ? Sous un certain angle, vous verriez parfaitement au travers... Certaines espèces de verres seraient plus transparentes que d'autres : une boîte en cristal serait plus limpide qu'une autre en verre de vitre ordinaire. Une boîte en verre commun, très mince, serait difficile à distinguer dans une mauvaise lumière, parce qu'elle absorberait à peine quelques rayons, en réfracterait et en réfléchirait fort peu.
Si vous plongez dans l'eau une plaque de verre blanc commun, -bien mieux, si vous la plongez dans quelque liquide plus dense que l'eau, elle disparaît presque complètement, parce que le rayon qui passe de l'eau dans le verre n'est que légèrement réfracté ou réfléchi, c'est-à-dire modifié dans sa direction. Il est presque aussi invisible qu'un jet de carbone ou d'hydrogène dans l'air ; et précisément pour la même raison.
- Oui, dit Kemp, cela va tout seul. Il n'y a pas d'écolier aujourd'hui qui ne sache tout cela.
- Voici maintenant un autre fait que tous les écoliers connaissent de même : si l'on brise une plaque de verre, si on la réduit en poudre, elle devient beaucoup plus facile à voir dans l'air ; elle devient, du moins, une poudre opaque et blanche. Ceci, parce que la pulvérisation multiplie les surfaces sur lesquelles s'exercent réflexion et réfraction. Dans une plaque de verre, il n'y a que deux surfaces ; dans le verre pulvérisé, la lumière est réfractée ou réfléchie par chacun des grains qu'elle traverse, et très peu de rayons passent droit. Mais ce verre blanc pulvérisé, si vous le mettez dans l'eau, sur-le-champ, il cesse d'être visible. C'est que le verre pulvérisé et l'eau ont à peu près le même indice de réfraction ; c'est-à-dire que la lumière subit à peine une petite réfraction ou réflexion en passant de l'un dans l'autre.
Donc un corps transparent, le verre, par exemple, est rendu invisible si vous le mettez dans un liquide qui ait à peu près le même indice de réfraction. Raisonnez seulement une seconde ; vous comprendrez que la poudre de verre pourrait être rendue invisible même dans l'air, si son indice de réfraction pouvait être rendu égal à celui de l'air : car, alors, il n'y aurait plus ni réfraction ni réflexion au passage des rayons lumineux du verre dans l'air et inversement.
- Oui sans doute. Mais un homme, ce n'est pas du verre pilé !
- Non, en effet, répondit Griffin. C'est bien plus transparent !
- Allons donc !
- Et c'est un docteur qui parle !... Comme on perd la mémoire ! Avez-vous donc oublié déjà votre physique, en dix ans ? Songez à toutes les choses qui sont transparentes, et d'abord ne semblent pas l'être.
Le papier est fait de fibres transparentes : s'il est blanc et opaque, c'est pour la même raison qui fait que le verre pulvérisé est opaque et blanc ! Huilez du papier blanc ; que l'huile s'introduise bien dans tous les vides, entres les molécules, de telle sorte qu'il n'y ait plus de réfraction ni de réflexion que sur les surfaces : il devient transparent comme verre ! Et cela n'est pas vrai seulement du papier, mais des fibres du coton, du lin, de la laine, du bois, aussi des os, Kemp, de la chair, des cheveux, des ongles et des muscles ! En réalité, l'organisme tout entier d'un homme -à l'exception des cellules rouges du sang et des pigments foncés de ses cheveux- est fait de tissu transparent, incolore : tant il faut peu de chose pour nous rendre visibles les uns au autres ! Pour la plus grande part, les fibres d'un être vivant ne sont pas plus opaques que l'eau.
- Evidemment ! Evidemment ! s'écria Kemp.
- Je repris la théorie des pigments pour combler certaines lacunes, et soudain, sans dessein arrêté, par accident, je fis une découverte en physiologie.
-Vraiment ?
- Vous connaissez la matière colorante du sang : elle est rouge. Eh bien, on peut la rendre blanche, incolore, sans troubler ses fonctions normales.
Kemp poussa un cri de surprise et d'incrédulité.
L'homme invisible se leva et se mit à arpenter le cabinet.
- Oh, vous pouvez vous récrier. Je me rappelle ce jour-là. Il était tard, le soir... La lumière se fit tout à coup dans mon esprit, complète et splendide. J'étais seul. Le laboratoire était tranquille... On pouvait rendre transparent un tissu, un animal, exception faite des pigments. Je pourrais devenir invisible ! me dis-je à moi-même. Et soudain, je me rendis compte de ce que peut un albinos possédant un secret semblable. C'était renversant ! Je laissai le liquide filtrer et j'allais contempler le ciel et les étoiles par la grande fenêtre. Je pourrais être invisible !" me répétais-je.
L'invisibilité en vue
En
combinant divers matériaux selon des architectures particulières, les
physiciens parviennent à façonner le trajet des ondes
électromagnétiques. Ils espèrent ainsi soustraire les objets à
l'influence de la lumière pour les rendre invisibles.
Les auteurs, Sébastien
Guenneau et Stefan Enoch sont chercheurs du CNRS à l'Institut Fresnel
de l'Université d'Aix-Marseille. Ross McPhedran est professeur à
l'Université de Sydney, en Australie.
L'invisibilité par réfraction
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Pour la science N°382 août 2009 |
Hermès, le dieu grec du commerce, triompha du géant Hippolyte grâce à son casque qui le rendait invisible. Plus récemment, Jack Griffin, le héros scientifique du roman L'homme invisible de Herbert George Wells, devenait aussi transparent que le verre en avalant une potion de sa fabrication. Quant à Harry Potter, le jeune sorcier imaginé par Joanne Kathleen Rowling, il se serait senti bien démuni face au sorcier Voldemort sans sa cape d'invisibilité. Si les scientifiques n'ont pas encore réussi à fabriquer une telle cape, ils commencent à avoir une idée de l'étoffe avec laquelle elle pourrait être tissée. Cette étoffe serait constituée de métamatériaux, des structures composites présentant, sous certaines conditions, des propriétés électromagnétiques qui n'existent pas dans la nature. Depuis quatre ans, de nombreux physiciens étudient la possibilité de dissimuler un objet ou de le rendre transparent grâce à certains métamatériaux. L'heure est encore, pour l'essentiel, aux travaux théoriques, mais un premier prototype de dispositif d'invisibilité a été réalisé en 2006. Même s'il n'était capable d'escamoter un objet qu'aux ondes centimétriques, il a suscité un fort engouement pour ce nouveau domaine de recherche.
L'invisibilité vis-à-vis des micro-ondes aurait peut-être des applications dans le domaine des avions furtifs et de la protection électromagnétique, mais les spécialistes de l'invisibilité recherchent évidemment un dispositif qui fonctionnerait en lumière...
La cape d'invisibilité d'Harry Potter :
ce n'est plus de la magie !
Mercedes a trouvé la voiture de l'homme invisible
James Bond l’avait fait précédemment avec une Aston Martin dans "Die Another Day". Les ingénieurs de Mercedes ont sûrement embauché Harry Potter et sa cape d’invisibilité pour recouvrir un nouveau modèle à pile combustible. Un tapis de Led, un reflex numérique, et le tour est joué. Certes, ça gâche un peu l’aspect général de la voiture quand le système est éteint. Mais bon, on peut pas tout avoir non plus…
James Bond l’avait fait précédemment avec une Aston Martin dans "Die Another Day". Les ingénieurs de Mercedes ont sûrement embauché Harry Potter et sa cape d’invisibilité pour recouvrir un nouveau modèle à pile combustible. Un tapis de Led, un reflex numérique, et le tour est joué. Certes, ça gâche un peu l’aspect général de la voiture quand le système est éteint. Mais bon, on peut pas tout avoir non plus…
Plus sérieusement...
Positivons ! Des chercheurs créent la première cape d’invisibilité « parfaite »
Publié le 27 novembre 2012 par François Darnez
Des
scientifiques de l’Université Duke, aux États-Unis, sont parvenus à
mettre au point un dispositif capable de rendre invisible des objets de
quelques centimètres.L’invisibilité est une faculté pour le moins convoitée par grand nombre d’entre nous. Une convoitise qui s’est encore accentuée ces dernières années notamment grâce au sorcier Harry Potter et sa fameuse cape d’invisibilité. D’un point de vue scientifique, l’invisibilité consiste à rendre un objet ou un organisme vivant impossible à voir sans pour autant modifier la vision de la scène qui l’entoure, soit en quelque sorte, en le rendant transparent. Or, s’il nous est possible de voir les objets qui nous entourent, c’est avant tout grâce à la lumière réfléchie par ceux-ci et perçue par nos yeux. En obligeant les rayons lumineux à contourner un objet, il est donc possible de le rendre invisible. Partis de ce principe, des chercheurs de l’Université de Duke aux États-Unis, s’attèlent à cette tâche extrêmement complexe depuis plusieurs années. Et après maintes tentatives, ils sont finalement parvenus à réaliser une technologie permettant de faire disparaître des objets de petites tailles.
Au cours de leurs dernières expériences, décrites dans la revue Nature Materials, les scientifiques ont réussi à faire passer des micro-ondes autour d’un cylindre de 7,5 centimètres de diamètre et 1 centimètre d’épaisseur. Cette performance a pu être réalisée au moyen d’un matériau électromagnétique complexe, inexistant à l’état naturel. L’invention de ce « métamatériau » remonte à 2006.
Toutefois, jusqu’à présent celui-ci n’avait jamais fait preuve de résultats parfaits. En effet, si l’objet disparaissait, et qu’il était possible de voir ce qui se trouvait derrière, une petite partie des réflexions de la lumière incidente compromettait l’illusion. Pour minimiser ces réflexions, les chercheurs ont eu l’idée de tordre le métamatériau afin de le façonner en forme de diamant. De cette façon, les micro-ondes ont été dirigées parfaitement autour de l’objet, donnant l’impression d’une parfaite transparence.
Source : avec l’aimable autorisation de www.touslesjoursunebonnenouvelle.fr Photo : © Duke University
Découverte de l'invisibilité par des chercheurs japonais
Des chercheurs japonais sont parvenus à l'aide de nouveaux matériaux à rendre n'importe quel objet ou être vivant invisible à l'œil nu...
Cette découverte extraordinaire et révolutionnaire ouvrira de nouvelles portes et permettra de nombreuses applications . L'équipe, menée par Dr Susumu Tachi, de l'université de Keio, est actuellement en train d'adapter ses découvertes pour aider des pilotes, des conducteurs, des médecins et des particuliers.
   La technologie de projection rétro réfléchissante utilise un ordinateur, une caméra vidéo et un projecteur pour faire briller des images d'arrière-plan sur le devant d'un sujet qui porte des vêtements spécialisés créant l'illusion d'invisibilité. Ce qui rend cette technologie unique est un tissu constitué de graines de verres, de seulement 50 microns de large, et il se reflète directement à la source de la lumière, tout comme l'écran d'un cinéma. Près de la source lumineuse, la projection est brillante même en pleine lumière du jour, et les chercheurs affirment que ce matériau peut être quasiment appliqué à tout. A court terme, l'équipe entend l'utiliser à l'intérieur des voitures, dans les avions et les hélicoptères. Ils affirment que les points morts pourront être éliminés ; quant aux accidents, ainsi que les atterrissages difficiles, ils pourront êtres évités en reflétant sur les parois une illusion de transparence. Le but est donc de créer une exactitude majorée qui permettra à chacun de voir facilement l'information des objets du monde réel. |
Le secret de l'homme invisible enfin dévoilé
Publié le 9 janvier 2012
Par Thibault Munier-Richard
Par Thibault Munier-Richard
L'École de Physique Appliquée d'Ithaca dans l'État de New York a réussi à faire disparaître à l’œil nu un événement passé pendant environ 50 picosecondes (soit 5 centièmes de milliardième de seconde) grâce à la manipulation des champs électromagnétiques. Au lieu de dissimuler un objet dans l'espace, les chercheurs ont simplement rendu indétectable à l’œil humain un événement dans le temps.
Source : Nature
Robert Boyd et Zhimin Shi, de l'Université de Rochester, comparent cette technique à un passage à niveau. La file de voiture qui arrive sur le passage constitue l'image (le faisceau lumineux) perçue par l'œil. Le train qui coupe en deux la file de voitures constitue l'événement. Certaines voitures sont passées, les autres sont bloquées au passage à niveau, le flux lumineux est donc modifié par un événement.Après le passage du train, les voitures qui sont passées réduisent leur cadence pour être rejointes par les autres véhicules afin de rendre homogène la circulation. Les effets du passage du train deviennent ainsi inexistants et l'événement a été masqué.
Pour réussir cet exploit, les scientifiques ont créé une lentille capable de diviser les rayons lumineux (en vert sur le schéma) diffusés dans un câble en fibre optique en plusieurs faisceaux de fréquences différentes ; les rayons rouges étant plus lents que le rayon d'origine contrairement aux bleus plus rapides. Ceci crée un "trou" (ou décalage temporel) où est injecté une décharge laser qui crée une faille temporelle. Le retour à la normale des rayons verts est assuré par une deuxième lentille.
Source : Nature
Que ce soit dans une cape d'invisibilité ou un camouflage optique, l'invisibilité totale n'est, pour le moment, pas envisageable mais l'utilisation de cette technologie financée par le Pentagone serait un moyen plus sûr de transmettre des communications par fibre optique dans un premier temps.Le site internet Nature met à disposition un PDF détaillé (mais pas trop) de l'expérience réalisée.
Intervention de Sébastien Guenneau sur France Inter : http://www.dailymotion.com/video/x2rv78_invisibilite-realite_tech
Sur la représentation visuelle : http://www.academie-en-ligne.fr/Ressources/7/SN13/AL7SN13TDPA0111-Sequence-01.pdf
Réflexions sur les modes de furtivité. Questionnements sur l'altérité de l'homme invisible et des implications éthiques et sociales de l'invisibilité (Mel Vadeker, 2002).
http://www.vadeker.net/articles/homme_invisible.html
Photo de Pol Ubeda Hervàs
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