Comment différentier ces 2 cocktails ? L’un onctueux avec du lait, l’autre imbuvable avec de la farine ?
Cocktail de Rayleigh
Cocktail de Mie
En plaçant la lumière d’un smartphone en dessous, on fait apparaitre sous le cocktail de Rayleigh un ciel bleu entourant un soleil jaune.
Le cocktail de Mie quand à lui ne fait apparaitre qu’un nuage blanc-gris.
Cela permet de vérifier que le bon cocktail est celui de Rayleigh avec des particules toutes petites et invisible de quelques centaines de nanomètres dans l’eau. Ces particules étant de la taille de la longueur d’onde de la lumière, elles diffractent la lumière. Les longueurs d’ondes dans le bleu étant les plus grandes, les plus proches de la taille des particules, ce sont elles qui diffractent le plus, alors que les ondes rouge orangées trop petites filent tout droit depuis la lumière du smartphone.
Dans le cas du cocktail de Mie les particules sont bien plus grosses bien que toujours trop petites pour être vues. Elle sont plus grosses que la longueur d’onde de la lumière, et elle ne diffractent pas ou très peu. C’est comme dans un nuage, toutes les couleurs diffusent sensiblement de la même manière, et le cocktail apparait juste blanc ou gris.
Ainsi on a pu mesurer les tailles des particules de quelques centaines de nanomètre dans le Cocktail de Rayleigh et quelques milliers de nanomètres dans le Cocktail de Mie.
Recette Cocktail de Rayleigh
- Eau
- Quelques gouttes de lait
- Sucre à convenance
- …
Lord Rayleigh (de son nom John William Strutt) (1842-1919) est un physicien anglais a une approche mathématique de l’optique. En 1871, il fournit une explication de la couleur du ciel et permet ainsi de mesurer les dimensions de particules microscopiques qui le conduiront au prix Nobel de physique en 1904.
Une molécule de gaz a une dimension de quelques nanomètre.
Recette Cocktail de Mie
- Eau
- Un peu de maïzena (farine)
- …
Gustave Mie (1868-1957) est un physicien allemand qui a étudié comment la lumière chemine géométriquement dans des petites sphères microscopiques d’indice n, et aboutit à théorie avec une diffusion blanche (qui ne dépend donc pas de la couleur) (théorie de Mie, 1908) pour les plus grosses sphères, et retrouve les résultats de Rayleigh pour les sphères de plus petites dimensions.
Dans un nuage, une goutte d’eau a une dimension d’environ 10 µm.
Les pertes par diffusion de Rayleigh suit une loi en 
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Or, entre 
on a un facteur 2.
Ainsi 
soit une puissance moyenne 16 fois plus important pour le bleu que le rouge.
Le phénomène est visible même en journée, mais pour que l’appareil photo ne soit pas ébloui par la lumière directe transmise du flash du smartphone en dessous, le fond des photos apparait artificiellement sombre comme s’il y avait besoin de se mettre dans la pénombre, mais en vrai, ce n’est pas le cas. Nos yeux ne sont pas éblouis eux), et l’on voit un beau bleu clair et lumineux comme le ciel illumine le cocktail et à la fois un soleil bien orangé (voir photo ci-dessous). Allez donc l’observer par vous même, c’est la recette présentée la plus simple avec juste quelques gouttes de lait dans un verre d’eau.
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