Questions aux experts
Matière et matériaux
Pourquoi l'eau est transparente ?
Depuis janvier, nous travaillons en classe sur le thème de l'eau. Nous avons étudié les changements d'état de l'eau, l'importance de l'eau pour la vie sur la Terre (plantes, animaux et humains, les notions de respect de l'environnement...) et les élèves m'ont demandé un jour pourquoi l'eau était transparente. Malgré mes différentes recherches je n'ai toujours pas d'explications à leur donner.
Fri 09/06/00 - 14:00
Les fluides homogènes à l'échelle de la longueur d'onde de la lumière (une fraction de micromètre) sont transparents ou absorbants suivant la fréquence de cette lumière. Les liquides ou les gaz colorés ont des bandes d'absorption dans la partie visible du spectre et sont transparents pour certaines radiations.
Les solides homogènes à l'échelle de la longueur d'onde se comportent de la même manière (cristaux, verres).
Mais la vitesse de la lumière est plus faible dans ces milieux transparents doués d'un indice de réfraction plus grand que celui du vide. Lors d'une transition brutale du milieu transparent dans l'air ou dans le vide, il y a réflexion d'une partie de la lumière. Si l'interface est polie (rugosités plus petites que la longueur d'onde) cela donne des reflets parasites. Mais si l'interface est rugueuse à l'échelle de la longueur d'onde, la lumière est diffusée. Dans la plupart des solides, la structure est très hétérogène et la lumière subit des diffusions multiples, même si elle n'est pas absorbée, rendant toute propagation impossible sur plus de quelques micromètres. Ces corps sont opaques, ou éventuellement translucides : morceau de sucre, marbres par exemple.
Il ne faut donc pas se demander pourquoi l'eau est transparente, mais pourquoi les corps solides qui n'absorbent pas sont opaques. L'eau n'est pas très transparente sous de fortes épaisseurs. Virant rapidement au bleu par absorption du rouge et du jaune, elle devient franchement absorbante sous plusieurs dizaines de mètres."