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Jeux de lumière

« Jeux de lumière » est une reconfiguration de l’exposition « La lumière démasquée » conçue par l’Exploratorium de San Francisco et présentée en 1987 à la Cité des sciences et de l’industrie.

Dans un décor dépouillé, composé d’éclairages discrets, cette exposition interactive et ludique vous invite à expérimenter - seul ou à plusieurs - des phénomènes de la physique de la lumière grâce à une soixantaine de manips réparties en deux grandes parties :

la première aborde les phénomènes de réflexion, réfraction, diffraction et interférences ;
la seconde traite de la perception de la couleur, du fonctionnement de l’œil et de la vision, et des illusions d’optique dues à une mauvaise interprétation du cerveau.

Dans l’exposition, chaque expérience est accompagnée d’un mode d’emploi et d’un commentaire qui la situe dans son contexte scientifique.

© Cité des sciences et de l’industrie / J.P. Attal

1. Réflexion, réfraction, diffraction et interférences

Les manips de cette première partie vous permettent :

de tester comment les réflexions peuvent multiplier des images à l’infini, mais aussi les déplacer, les transformer ou les superposer ;
d’expérimenter les principes de la réfraction et de la diffraction : lorsque la lumière traverse l’eau, le verre ou l’air, elle est réfractée ; lorsqu’elle traverse un bloc de plastique ou de verre, sa direction est modifiée ; au sortir d’un prisme, elle se décompose en arcs-en-ciel ; en se réfractant à travers des lentilles, elle forme des images nettes ;
d’observer les phénomènes d’interférences (irisation des flaques d’essence, des bulles de savon, des opales…) qui se produisent quand des ondes lumineuses s’assemblent ou se séparent, et rendre visible l’invisible.

Quelques manips étonnantes à tester dans l'exposition :

Multipliez-vous : avec un assemblage de miroirs à angles de 60°, multipliez votre image à l’infini !
Le ressort intouchable : essayez donc de toucher le ressort que vous voyez ! Il semble si « vrai » que vous aurez du mal à croire qu’il ne s’agit que de son image réfléchie par un miroir concave.
La fenêtre miroir : dans ce dispositif, vous savez que votre main se déplace, pourtant, vous la voyez immobile. Cette impression vous semblera très curieuse, car en général, les sensations tactiles et visuelles coïncident.
Retour à l’envoyeur : testez votre image inversée comme dans un miroir ordinaire : avec ce réflecteur, vous verrez en effet la réflexion d’une réflexion d’une réflexion.
Le verre invisible : rendez invisibles des objets en verre plongés dans une huile transparente ! Vous pourrez constater que les objets transparents deviennent visibles parce qu’ils réfractent la lumière.
Le doigt cassé : avec cette manip, vous aurez l’illusion que votre doigt est cassé. Cela est dû au fait que la lumière qui traverse un bloc de plastique se réfracte et déforme les images.
L’ombre de l’eau chaude : observez les motifs d’ombres et de lumière qui s’animent sur un mur, lorsque de l’eau chaude circule dans de l’eau froide, créant des turbulences qui réfractent la lumière.
Tableau de savon : activez le dispositif pour obtenir un film de savon de la dimension d’un tableau, puis observez les couleurs changeantes et devinez à quelle couleur la membrane va éclater.
Diffraction à longue distance : testez comment les ondes lumineuses du laser contournent les obstacles et éclairent les ombres.
Vues du son : faites vibrer une plaque métallique saupoudrée de sable fin avec un archet et observez les dessins produits par les vibrations normalement invisibles.

2. Couleurs, vision, illusions

Les manips de cette deuxième partie vous invitent :

à tester qu’un objet peut émettre de la lumière (ampoule), transmettre plus ou moins partiellement et fidèlement la lumière reçue (filtre coloré), ou réfléchir tout ou partie de la lumière qu’il reçoit ;
à expérimenter notre perception du relief, liée au traitement que fait notre cerveau des deux images légèrement différentes qui se forment sur la rétine de chacun de nos yeux et comprendre qu’il y a illusion d’optique quand le cerveau traite les informations selon ses acquis.

Quelques manips étonnantes à tester dans l'exposition :

Jeux de lumière : jouez avec les miroirs, les lentilles, les prismes et la lumière et expérimentez le mélange des couleurs et, la déviation de la lumière.
Des couleurs disparaissent : étudiez la combinaison des couleurs qui constituent la lumière blanche grâce à des prismes et des filtres.
Les spectres : retrouvez différents gaz par la couleur qu’ils émettent lorsqu’on les excite avec un courant électrique.
L’oiseau en cage : pourquoi voyez-vous des couleurs qui n’existent pas ? Une manip pour expérimenter les images résiduelles qui persistent sur votre rétine.
Le disque de Benham : faites tourner un disque noir et blanc et livrez-vous à des expériences de vitesse et de sens de rotation différents pour voir des couleurs.
La pupille : modifiez la dilatation ou la contraction de la pupille selon l’intensité lumineuse.
Regard sur les globules : regardez bouger les globules du sang à l’intérieur de votre œil ! Ces petits points brillants que vous voyez sont dus à la diffraction de la lumière par les globules rouges du sang.
Deux en un : avec cette manip où vous évaluez la profondeur et percevez le relief, vous vérifiez l’idée que votre cerveau combine les points de vue de chacun de vos yeux pour vous donner un monde en 3 dimensions.
Moins la tête : jouez avec ce miroir qui envoie à vos yeux deux images sans rapport entre elles. Votre cerveau tente de les concilier de manière cohérente en sélectionnant tout ou partie de ce que voit l’un ou l’autre de vos yeux.
Masque et anti-masque : passez devant ces masques dont l’un est en relief et l’autre en creux. Vous aurez alors l’étrange impression que celui en creux vous suit des yeux !