Expérience analogique simple illustrant la zone d'ombre dans la propagation des ondes P

Il est possible d’illustrer la zone d’ombre dans la propagation des ondes sismiques de type P en réalisant l’expérience analogique présentée ci-dessous.

Matériel : deux cristallisoirs en verre (rapport de rayons environ 1/2), un bâton d’encens, un pointeur laser, un peu de produit vaisselle, un couvercle transparent (Fig. 2).

Dispositif expérimental : Le petit cristallisoir rempli d’eau à laquelle on a ajouté une goutte de liquide vaisselle est placé au centre du grand cristallisoir. De l'encens en combustion est placé dans le grand cristallisoir (Fig. 2). Le liquide vaisselle et l'encens permettent de mieux visualiser la propagation des rais lumineux.


Figure 2 : Matériel à utiliser pour l’expérience et photo du dispositif expérimental

Expérience : Faire varier l'angle d'incidence du faisceau laser. Lorsque le faisceau laser atteint la surface du petit cristallisoir, il passe d’un milieu rapide (air + encens; indice de réfraction proche de 1) à un milieu moins rapide (eau + produit vaisselle; indice de réfraction proche de 1,3). Il est donc réfracté. Le phénomène inverse se produit lorsque le faisceau laser ressort du petit cristallisoir.

Une vidéo de l'expérience est disponible sur les liens suivants: http://spimotion.univ-lyon1.fr/27-magneto/videoplayer.asp?id=354

Interprétation : L'interface entre le petit cristallisoir et le grand cristallisoir est à l’origine de la zone d’ombre sismique. Il est possible de construire l' hodographe correspondant à l'expérience (Fig. 3).

Figure 3 : hodographe correspondant à l'expérience analogique

Quatre points particuliers peuvent être mis en évidence sur cet hodographe :