Réponse… Enigme 186 – Le cirage de mes bottes …

     Cet effet de brillance d’une surface est encore l'un des nombreux paradoxes de la physique.

En effet, aucune surface, quelle qu’elle soit ne brille jamais spontanément. Ceci pour une raison toute simple. Une surface brute, même si on la nettoie un peu, ne sera jamais vraiment lisse au point de briller comme un miroir. Exception faite, si on réalise un traitement technique de surfaçage comme un polissage micrométrique par exemple. Opération longue, difficile et fastidieuse, évidemment…

     En fait si on regardait au microscope la surface d’une matière quelconque paraissant lisse à nos yeux, on s’apercevrait qu’elle comporte des trous et des bosses semblables à des collines et des vallées tout bonnement. En somme cela ressemblerait plus à du papier de verre,, qu’à du papier photo ou que le verre d'un miroir, un point c’est tout !

On a toujours tendance à s’imaginer qu’une surface brillante sera lisse et qu’une surface mâte sera rugueuse. Ceci est complètement faux, c'est un paradoxe de la physique des matériaux. Une matière nous paraîtra brillante ou mâte, uniquement en fonction de la lumière que celle-ci réfléchira et pas le moins du monde « de son état de surface » (sa granulométrie spécifique).

Une surface, quelle qu’elle soit, possédera toujours des aspérités, des creux, des bosses, des rayures, des trous que seul le binoculaire (ou le microscope) peut nous montrer. Mais tous ces défauts existent forcément et ce sont eux, et eux seuls, qui vont modifier la manière de réfléchir cette lumière incidente. Donc notre perception (mâte ou brillante) de la surface en question !

Que se passe t-il donc d’un point de vue pur, de la physique ?

     Eh bien, tout simplement c’est une histoire de « grandeur ».

Si les défauts de surface ont une dimension inférieure à la longue d’onde de la lumière incidente, les rayons lumineux seront renvoyés, « réfléchis », de la même manière qu’arrivera cette lumière « incidente ». Si au contraire les défauts de surface ont une dimension supérieure à la longueur d’onde incidente, cette lumière va être renvoyée, réfléchie de façon différente, autrement dit "sous un angle de vue différente". Et là cette fois, c’est notre perception de cette surface qui nous paraîtra différente. Nos yeux "verront la chose autrement" puisqu’une partie de la lumière incidente sera renvoyée hors de notre champ de vision directe. Une partie de cette lumière sera donc diffusée et « perdue », la surface en question nous paraîtra « mâte ».

On voit donc bien qu’en réalité, c’est uniquement l’état de granulométrie de la surface d’une matière, qui donne son aspect mât ou brillant.

     Ainsi, on peut voir une matière paraître brillante sous un certain éclairage et nous apparaître mâte sous une autre lumière. Une application simple de ce phénomène est la lampe à ultra violet. En effet l’ultra violet se trouve dans la partie haute des fréquences de la lumière. A contrario, le rouge (et l’infrarouge encore plus) se trouve dans la partie « basse fréquence du spectre» ( violet : 750 THz et rouge : 350 THz). Ce qui fait que l’on peut aisément utiliser cet effet pour déceler des types de surfaces bien précises (un exemple classique, entre autres : détecter les faux billets – la granulométrie du papier sera différente !).

Pour en revenir au cirage sur mes bottes et à cette énigme du brillant ou mât…

     Eh bien, tout simplement, le cirage va combler en grande partie les creux sur la surface du cuir. Puis le chiffon (ou la brosse) va égaliser, diminuer fortement la granulométrie de surface donc la lumière va être renvoyer sans déformation après ce lustrage. Ce qui fait qu’elles vont nous apparaître brillantes. Il a suffit pour cela de mettre un peu de matière (cirage) dans les minuscules creux et aspérités de la surface du cuir.

Le cuir de la botte lui, n’ayant pas changé d’un iota.

NB : Quand on parle « basse et haute fréquence » pour la lumière, ceci est très relatif, bien évidement. Car on est dans des plages de fréquences d’extrême petite dimension. Ce terme est là seulement pour mieux comprendre les phénomènes ! Ainsi l’infrarouge a une fréquence comprise entre 250 et 350 THz et l’ultraviolet entre 750 et 850 THz – soit 8,5 x10P14 (8,5 que multiplie 10 puissance 14). On peut constater que la lumière indigo ou violette possédera donc une fréquence quasiment double de celle de la lumière couleur rouge.

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