Observer la matière en trois dimensions
Publié par Publication le 28/08/2005 à 00:38

Surfaces réfléchissantes

Tandis que le microscope confocal dans son mode en fluorescence est très employé en biologie, le mode "réflexion sur une surface" obtient la faveur dans le domaine des matériaux opaques et réfléchissants, par exemple pour le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de circuits imprimés. Toute surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...) continue réfléchissante est susceptible de fournir une image en microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre visible des éléments invisibles à l'œil nu,...) confocale (figure 10). Ainsi la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide,...) est observable (Dans le formalisme de la mécanique quantique, une opération de mesure (c'est-à-dire obtenir la valeur ou un intervalle de valeurs d'un paramètre...) si elle présente une surface libre, c'est-à-dire propre, et qu'elle est réfléchissante soit naturellement, soit rendue réfléchissante par métallisation. Des telles surfaces sont également visibles si elles sont recouvertes d'un autre milieu, liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) ou solide, à condition qu'il soit transparent.


Figure 10: Systèmes vus en réflexion, surface continue

Mais comment reproduire les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) enregistrées en trois dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur,...) sur une image? Dans ce cas la représentation la plus avantageuse est de coder la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) par des couleurs, du rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) au violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en synthèse additive, et...) par exemple en conformité avec le spectre électromagnétique (Le spectre électromagnétique est la décomposition du rayonnement électromagnétique selon ses différentes composantes en terme de fréquence, d'énergie des photons ou encore de longueur d'onde associée, les trois...) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière...) (figure11). Ou encore par la variation de l'intensité du plus sombre pour le bas au plus clair pour le haut. Ensuite les traitements d'image répandus peuvent en donner des représentations à trois dimensions ombrées dans l'espace avec des perspectives sous divers angles de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.).


a b
Figure 11: Affichage à deux dimensions de l'image d'une surface
a - codage (De façon générale un codage permet de passer d'une représentation des données vers une autre.) de la hauteur par des couleurs
b - profil le long d'une droite

Petits objets inclus

Un autre type de système observable en réflexion est constitué d'objets inclus dans une matrice transparente, à condition que leur proportion reste relativement faible pour permettre le passage de la lumière réfléchie. Les objets sont visibles si leur pouvoir de réflexion est différent de celui de la matrice.


Figure 12: Systèmes vus en réflexion, objets inclus

C'est le cas par exemple de particules de noir de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) dispersées dans une matrice polyépoxyde, en faible proportion. Le but de ce mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat...) composite est de conférer au polymère les propriétés électro-conductrices du noir de carbone lorsque sa concentration est suffisante (voir le dossier "Les polymères, structures et propriétés, Les microstructures des polymères associés" - lien). La figure 13 montre que pour une concentration inférieure à 2%, seuil de percolation (À partir d'une certaine quantité critique de fluide sur une cloison, un pont s'établit permettant au fluide de la traverser), les particules restent dispersées alors qu'elles s'assemblent en amas de type fractal, comportant des grappes et des chapelets, lorsque cette concentration dépasse 2%.


Figure 13: Composite noir de carbone / résine polyépoxyde, microscopie confocale en réflexion
a - concentration 1,4%
b - concentration 2,6%
Reproduit d'après Michels, Brokken-Zijp, Groenewoud et Knoester, Physica A, 1989
Crédit photo Elsevier Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour...) Publisher
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