Connaissez-vous le catadioptre?

Transmettre un message par signaux optiques…

1917, Les États-Unis entre dans la guerre qui déchire l’Europe depuis 3 ans. L’armée française cherche un système de communication qui soit indétectable par l’ennemi. Henri Chrétien, astronome, ingénieur opticien, professeur et inventeur français, détaché à la Section technique de l’aéronautique, met au point le cataphote dont il déposera le brevet en 1923. Son système, rebaptisé plus tard « catadioptre » (nom masculin) permet de renvoyer un rayon lumineux dans la direction d’où il vient.

Un système rétro-réfléchissant…

Lorsque l’on envoie un rayon lumineux sur un miroir, ce dernier est réfléchi dans une direction différente de celle de son arrivée, sauf si le rayon est parfaitement perpendiculaire au miroir. Un catadioptre est un dispositif rétro-réfléchissant qui permet, par réflexions successives de renvoyer le rayon lumineux dans la direction d’où il vient, quel que soit l’angle (angle d’incidence) avec lequel il arrive.

Parlons technique !

Le système est composé de trois miroirs (dis-moi que je suis la plus belle !) placés à angles droits dans les trois plans de l’espace, formant ainsi un trièdre. Lorsqu’un rayon lumineux atteint l’un des miroirs, il est réfléchi vers le deuxième, puis vers le troisième miroir qui le renvoie enfin vers l’émetteur. Grâce à la perpendicularité des miroirs, les angles des réflexions successifs se compensent de manière à renvoyer la lumière parallèlement au rayon incident. Afin d’éviter une trop grande dispersion de la lumière qui diminuerait l’intensité lumineuse du rayon réfléchi, on place devant le trièdre une lentille convergente.

Pour quoi faire ?

Les applications du catadioptre sont nombreuses et l’évolution des techniques pourrait nous faire croire qu’il est de moins en moins utilisé alors que c’est l’inverse !

L’utilisation la plus courante et connue sont les catadioptres placés sur les bicyclettes, mais aussi sur les feux arrières de toutes les voitures, camions et motos. Ceci permet de rendre ces véhicules discernables dans l’obscurité, si leurs feux sont éteints, par réflexion des rayons lumineux des phares des autres usagers de la route. Si en France, les catadioptres ne sont obligatoires qu’à l’arrière des véhicules (de couleur rouge), aux États-Unis, ils le sont en plus sur les côtés (de couleur orange). Il n’est aujourd’hui pas rare d’en voir montés sur les pédales ou sur les roues des vélos, afin d’améliorer leur visibilité grâce au mouvement.

De nombreux vêtements de sécurité pour adultes ou enfants ou accessoires sont équipés de catadioptres sous forme de bandes réfléchissantes composées de milliers de micro-billes transparentes, chacune de ces billes se comportant grossièrement comme un catadioptre. Cartables, gilets de sécurité, casques de motos, remorques de camion, véhicules de pompiers ou de gendarmerie, balises routières de virage ou d’intersection, panneaux de direction : les applications en sont innombrables.

… et ce n’est pas fini !

Les catadioptres sont aussi utilisés dans les systèmes de détection de présence par rayon infrarouge, l’émetteur et le récepteur étant placés côte à côte face au catadioptre. Ces barrières de sécurité invisibles permettent de déclencher une alarme, une ouverture ou fermeture de porte (portail automatique) ou encore un arrêt d’urgence sur des machines dangereuses.

 

Enfin, les systèmes catoptriques (sans la lentille convergente devant le trièdre de réflexion) permettent aussi de mesurer des distances. Ainsi, les appareils de topographie utilisent un système à rayon infrarouge réfléchi par un prisme réflecteur catoptrique. Cinq réflecteurs lunaires catoptriques ont été placés sur la Lune afin de mesurer constamment et avec précision la distance Terre-Lune, par des tirs laser. De même, certains satellites en sont équipés pour mesurer la courbure de la Terre ou surveiller la dérive des continents.

N’oubliez pas vos catadioptres et partez sur les chapeaux de roues !