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Dans l’imaginaire populaire, les miroirs infinis sont souvent associés à des illusions fascinantes et à des perspectives infinies. Cependant, la question de savoir si des miroirs se faisant face peuvent réellement créer une série infinie de reflets soulève des questions sur la physique sous-jacente à ce phénomène.
Théorie des miroirs infinis
La perfection nécessaire pour une répétition infinie est compromise par les imperfections naturelles des miroirs. À chaque réflexion, les matériaux utilisés aujourd’hui pour fabriquer les miroirs, tels que le verre recouvert de fines couches d’aluminium et d’argent, absorbent une infime quantité de lumière.
Rajesh Menon, professeur d’ingénierie électrique à l’université de l’Utah, a déclaré : « Si nous avions un miroir parfait, les réflexions seraient infinies. Mais chaque réflexion entraîne toujours une perte minime, principalement due à l’absorption. Par conséquent, la lumière est entièrement absorbée après un certain nombre de réflexions, ce qui met fin aux réflexions. »
Dans ce cas, un miroir parfait est un miroir qui reflète toute la lumière sans en absorber aucune, et pas nécessairement l’image la plus exquise.
Contraintes physiques et réalités pratiques
Lorsque la lumière rebondit entre les miroirs, elle suit la loi de la réflexion, rebondissant avec un angle égal à celui de son incidence. Cependant, ces reflets perdent de leur intensité au fil du temps, car une partie de la lumière est absorbée à chaque rebond, explique Julie Bentley, professeure d’optique à l’université de Rochester. Ainsi, après de multiples réflexions, les images deviennent de plus en plus faibles jusqu’à ce qu’elles ne soient plus visibles.
Cependant, Menon estime qu’il est possible de créer « plusieurs milliers ou dizaines de milliers de reflets » avec des miroirs qui absorbent très peu de lumière. À l’heure actuelle, il n’existe pas de matériau miroir capable de réfléchir entièrement la lumière visible. M. Menon précise toutefois que pour une seule longueur d’onde, ou « couleur » de la lumière, il est concevable de le faire dans des limites très précises.
L’interférence destructive est le terme utilisé pour décrire le processus d’annulation de la lumière transmise, qui est souvent réalisé en faisant passer la lumière à travers une substance au lieu de la faire refléter ou absorber, a déclaré M. Menon. Ce phénomène se produit lorsque deux longueurs d’onde oscillent dans des directions complètement opposées, si l’on imagine une longueur d’onde de lumière comme une corde se balançant de haut en bas. Autrement dit, une « corde » a une vallée et l’autre a un pic. Par conséquent, les deux mouvements se neutralisent. La réflexion est ainsi maximisée.
Bien que les miroirs traditionnels ne soient pas des réflecteurs parfaits, la création de milliers de reflets peut avoir des applications scientifiques importantes. Par exemple, cette technique peut être exploitée pour améliorer l’efficacité des cellules solaires en piégeant la lumière pour augmenter les chances d’absorption, explique M. Menon. Par ailleurs, sur TikTok, les utilisateurs font face à une question existentielle : comment fonctionne un miroir ?