Rendre un verre de lait transparent

Les milieux opaques réfléchissent fortement la lumière si bien qu’on ne peut généralement pas voir à travers. Toutefois ils peuvent apparaître transparents s’ils sont traversés par une combinaison spécifique d’ondes incidentes. Des chercheurs de l’Institut Langevin (CNRS/ESPCI ParisTech) sont parvenus à obtenir à la demande une transmission ou une réflexion totale des ondes acoustiques traversant un milieu désordonné. Ils démontrent ainsi comment rendre n’importe quel milieu opaque parfaitement transparent ou réfléchissant. Ces travaux sont publiés dans Physical Review Letters.

Le lait, le papier, ou la neige sont des milieux désordonnés optiquement opaques. Ils sont composés d’un dédale de particules diffusant fortement la lumière. Ainsi, une onde plane unique ne peut se faufiler au sein de tels milieux. Toutefois, il y a trente ans, des théoriciens ont démontré qu’une combinaison de plusieurs ondes planes provenant de différentes directions pouvait interférer de manière constructive et arriver à traverser un milieu opaque comme s’il était parfaitement transparent.

Les chercheurs de l’Institut Langevin ont étudié la propagation d’ultrasons à travers une plaque d’aluminium percée de trous aléatoirement distribués. Une impulsion laser génère une onde élastique depuis l’entrée du milieu, et l’onde transmise par celui-ci est mesurée en sortie. Les chercheurs obtiennent ainsi une matrice de diffusion « entrée-sortie » qui leur permet de calculer la combinaison d'ondes incidentes permettant d’accéder aux « canaux ouverts » du milieu. Ils prouvent ainsi qu’une combinaison d’ondes entrantes associée à un « canal fermé » ou à un « canal ouvert » rend le milieu parfaitement réfléchissant ou totalement transparent. Ils fournissent ainsi la première démonstration expérimentale de prédictions théoriques anciennes qui pourraient aider à concevoir des schémas optimaux pour la transmission de données et pour les télécommunications par fibre optiques.