Expérience d’optique : retourner une flèche grâce à un verre d’eau

Une flèche dessinée dans un sens apparaît orientée dans l’autre sens à travers un verre d’eau. Pourquoi?

En effet,  au cours de cette expérience, lorsque qu’un verre d’eau est déplacé devant la flèche et qu’on le met à une certaine distance, la flèche peinte semble se retourner. Étonnant, mais pas inexplicable. En réalité cette illusion d’optique est due à la réfraction de la lumière. Quand un faisceau lumineux passe au travers d’un matériau il peut être plié ou fléchi jusqu’à créer ce type d’illusions.

Ici, la lumière traverse de l’air, puis du verre, puis de l’eau, puis à nouveau du verre et de l’air pour enfin arriver à nos yeux. À chaque fois qu’elle passe d’un matériau à un autre, la lumière est réfractée, ce qui peut créer une illusion d’optique.

Le fait que la frontière entre deux matériaux puisse modifier la lumière n’explique pas complètement pourquoi la flèche est vue comme étant retournée. Afin de mieux comprendre, il faut voir le verre d’eau comme une lentille convergente. Lorsque de la lumière le traverse, elle est concentrée vers son centre : le foyer image. Mais elle ne s’arrête pas à cet endroit, en dépassent le foyer les rayons lumineux sont alors inversés : le haut devient le bas et la droite devient la gauche. En retournant les rayons lumineux on retourne aussi ce que l’œil perçoit, la flèche est donc à l’envers.

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