• 1 rétroprojecteur
• 3 récipients en verre type ramequin
• eau claire
• un peu de poudre de talc
• quelques gouttes d’encre de Chine

Sur un rétroprojecteur, nous posons trois récipients (type ramequin en verre transparent) contenant de l’eau claire, de l’eau mélangée à de la poudre de talc et de l’eau mélangée à quelques gouttes d’encre de Chine. Le rétroprojecteur devra être un modèle avec éclairage par-dessous. La projection de l’ombre de ces trois récipients sur un écran nous montre que le premier, transparent, est clairement identifiable mais qu’il est impossible de faire la distinction entre celui contenant du talc et celui contenant de l’encre noire. Pourtant, lorsque l’on regarde les ramequins par le côté, l’un est très blanc, l’autre gris sombre. Pour un meilleur effet, on ajustera la concentration en encre de Chine de sorte que les ombres portées sur l’écran aient le même aspect.

La poudre de talc est obtenue à partir d’un minéral finement broyé : les grains ont un rayon du même ordre de grandeur que les gouttes d’eau dans les nuages (10 µm). Les grains de talc qui baignent dans l’eau jouent le rôle de petits réflecteurs, qui renvoient la lumière incidente dans toutes les directions. On dit qu’ils diffusent la lumière.

Dans notre expérience, le faisceau lumineux du rétroprojecteur est partiellement diffusé dans toutes les directions par le talc. Seule une partie de ce faisceau atteint la lentille supérieure du rétroprojecteur, puis l’écran de projection. Le faisceau lumineux qui va de la lampe du rétroprojecteur à l’écran est atténué par diffusion. L’encre noire, quant à elle, absorbe le rayonnement, c’est-à-dire qu’une partie de l’énergie transportée par le faisceau lumineux est absorbée et transformée en chaleur. L’intensité du faisceau lumineux qui atteint l’écran est donc partiellement réduite du fait de cette absorption. Le ramequin contenant de l’eau claire sert de témoin, pour montrer que c’est la présence d’encre ou de talc qui créée l’ombre sur l’écran.

Ainsi les deux faisceaux lumineux ont été atténués, l’un par diffusion, l’autre par absorption, et l’observateur qui regarde l’écran (ou bien qui regarde les ramequins par-dessus à éviter car cela fait mal aux yeux) ne peut faire la distinction entre un milieu absorbant et un milieu diffusant. Si l’on transpose cette expérience dans l’atmosphère, on obtient qu’un observateur qui regarde un nuage par en dessous voit la même chose si le rayonnement solaire est diffusé par le nuage ou s’il est absorbé. Pour pouvoir séparer ces deux hypothèses, il faut regarder les nuages de côté, de même que l’observation des ramequins par les côtés permet de distinguer sans ambiguïté celui qui diffuse la lumière de celui qui l’absorbe.