Réflecteurs paraboliques : la "réflexion de la chaleur"

Les réflecteurs paraboliques sont des appareils qui étaient destinés à montrer que "la chaleur se réfléchit selon les mêmes lois que la lumière". Ils sont décrits dans la plupart des manuels de physique du 19e siècle. Ainsi celui d'Adolphe Ganot consacre plusieurs paragraphes aux "lois de l'émission, de la réflexion et de l'absorption de la chaleur" pour montrer l'identité de ces lois avec celles de la lumière. Ces appareils figurent encore dans certaines collections d'instruments anciens des lycées napoléoniens.

Les réflecteurs paraboliques de la collection du Lycée Emile Zola (Rennes) avec quelques autres instruments anciens du domaine "Chaleur et température".  (© 2006, Bertrand Wolff - CNRS)

Aujourd'hui, cette expérience ne serait plus présentée de la même manière. On considère en effet que ce qui est émis, réfléchi, et absorbé n'est pas la chaleur⁽¹⁾ mais un rayonnement : le rayonnement infrarouge, c'est-à-dire un rayonnement électromagnétique qui ne diffère du rayonnement lumineux visible que par une longueur d'onde un peu plus élevée. Ce rayonnement est émis par le charbon incandescent situé au foyer du premier réflecteur, et, après deux réflexions, il est absorbé par le corps inflammable placé au foyer de la seconde parabole.
Or les lois de la réflexion du rayonnement électromagnétique sont les mêmes que l'on soit dans le domaine du visible, de l'infrarouge, de l'ultraviolet, etc. Le laiton permet de construire de bons réflecteurs pour l'infrarouge alors que ses propriétés réfléchissantes sont médiocres dans le domaine visible.

(1) On appelle aujourd'hui chaleur l'énergie transférée d'un corps chaud à un corps froid par conduction ou par convection. Dans le cas de la conduction les deux corps sont mis en contact ou reliés par un conducteur thermique. Dans le cas de la convection, le transfert se fait par l'intermédiaire du mouvement d'un fluide : par exemple l'air qui circule au-dessus d'un radiateur, d'ailleurs nommé plus correctement convecteur par les spécialistes. De tels transferts d'énergie sont impossibles dans le vide, contrairement aux transferts par rayonnement : le rayonnement solaire parcourt 150 millions de kilomètres à travers le vide avant d'échauffer les corps qui l'absorbent à la surface de la terre.

Adolphe Ganot, Traité élémentaire de physique expérimentale et appliquée, Paris, 13ème édition, 1868, p. 374.

Le panier dans lequel on place le morceau de charbon incandescent est situé au foyer d'un des miroirs paraboliques. Devant le deuxième miroir, il manque en son foyer le support destiné à contenir le morceau d'amadou à enflammer.  (© 2006, Bertrand Wolff - CNRS)