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Quand on regarde une piscine, les choses ne sont pas tout à fait ce qu’elles sont. En fait, il semble que tout soit serré et que la piscine elle-même est moins profonde qu’elle ne devrait l’être. Cela tient à la manière dont la lumière traverse l’eau et l’air.
Vagues de lumière
La lumière provenant d'une source ou frappée par un objet se déplace dans une vague.Tout comme une vague d’eau à la surface d’un lac se propage de l’intérieur vers l’extérieur, comme un cercle en expansion, la vague de lumière (ou tout autre mouvement se déplaçant en trois dimensions) se propage de l’extérieur vers l’extérieur . Lorsque la sphère de lumière rencontre un objet ou une surface, elle l'éclaire. Lorsqu'il traverse un autre support, comme lorsque la lumière quitte l'eau et pénètre dans l'air, il se passe quelque chose avec la vague.
La nature de la lumière
L'identité d'une onde de lumière est profondément enracinée dans le domaine de la mécanique quantique, mais pour notre propos, nous pouvons la considérer comme des ondes de champs électriques et magnétiques. Chaque fois qu'un champ électrique se déplace, il crée un champ magnétique, ce qui, à son tour, crée davantage de champs électriques. Ensemble, les deux produisent une onde d'énergie que nous percevons comme de la lumière. C'est pourquoi la lumière s'appelle aussi rayonnement électromagnétique.
La lumière et les moyens
La lumière se déplace à une vitesse fixe dans le vide, ce qui définit la vitesse de la lumière. Cependant, lorsque la lumière traverse un milieu (tel que l'air, l'eau ou le verre), elle se déplace un peu plus lentement. La lumière étant composée de champs électriques et magnétiques, les particules chargées électriquement sentent leur présence. Lorsque les ondes lumineuses traversent un milieu, elles font osciller un peu tous leurs protons et électrons, et cette oscillation amène les particules à émettre leur propre rayonnement électromagnétique, qui vient juste après la lumière initiale. Lorsque ces ondes retardées s'additionnent, il en résulte une onde lumineuse de même fréquence mais de longueur d'onde plus courte, produisant l'effet de la lumière se déplaçant plus lentement dans un milieu.
Réfraction
Lorsque l'onde lumineuse passe sur un nouveau support, elle change de vitesse. Ce changement de vitesse s'accompagne d'un changement d'angle. Une analogie classique pour cela est faite avec un groupe martial. Imaginez l’effet sur les rangs des musiciens qui passent d’un trottoir lisse à un paresseux boueux, ce qui les ralentit. La transition se produit à un certain angle, de sorte que le côté gauche du groupe arrive dans la première boue, suivi du côté droit. Comme vous pouvez l’imaginer, si les musiciens les plus lents sur la gauche veulent rester alignés sur les plus rapides, ils doivent changer de direction légèrement. Quand tout le monde est dans la boue, ils bougent un peu vers la gauche par rapport à la direction d'origine. De la même manière, les ondes frontales de lumière changent de direction lorsqu'elles passent d'un milieu à un autre.
Les effets
De cette façon, la réfraction de la lumière produit l'illusion du bassin peu profond. Lorsque vous regardez la piscine de haut en bas, vous voyez la lumière qui change d’angle lorsqu’elle sort de l’eau dans l’air. Plus précisément, la lumière se déplace beaucoup plus rapidement dans l'air que dans l'eau. La lumière provenant du fond de la piscine est réfractée dans les yeux sous un angle plus petit. Vous voyez donc le fond de la piscine un peu au-dessus de la position dans laquelle il se trouve.