Secrets commerciaux… Néons, ampoules scintillantes et chaos

Le hasard et le chaos sont au cœur de nombreuses transformations et interactions en chimie. Dans le mouvement brownien, par exemple, les grosses particules semblent se déplacer de manière aléatoire dans une solution lorsqu’elles entrent en collision avec des atomes et des molécules.

Au fur et à mesure qu’une réaction chimique progresse, le caractère aléatoire est généralement moyenné et dissimulé, mais nous pouvons apercevoir cet effet si nous examinons de près un type particulier d’ampoule.

Enseignes au néon

Vous aurez vu les néons lumineux des enseignes publicitaires des vitrines, des boîtes de nuit ou du restaurant américain classique. Ils sont constitués de minces tubes de verre remplis d’un gaz inerte. L’électricité est appliquée via des électrodes aux deux extrémités du tube, ce qui augmente l’énergie des électrons dans les atomes du gaz. Comme les atomes se déplacent constamment dans le gaz, ils entrent souvent en collision et abandonnent une partie de cette énergie en émettant de la lumière.

Le gaz dans les tubes est souvent du néon, d’où son nom. La couleur de la lumière émise dépend du gaz particulier dans chaque tube. Par exemple, le néon dégage une lueur rouge, jaune hélium et bleu mercure. Les mélanges de gaz inertes peuvent créer de nombreuses couleurs différentes.

Éclairage fluorescent

Les lampes fluorescentes que l’on trouve dans les écoles et les bureaux sont similaires aux néons. Cependant, le gaz contient également des traces d’autres atomes tels que le mercure, de sorte que les tubes produisent une lumière ultraviolette (UV) ainsi que visible. Les tubes de verre sont recouverts d’un matériau fluorescent qui brille lorsqu’il est exposé à la lumière UV, et c’est la lumière blanche brillante que vous voyez lorsque la lampe est allumée.

Dans l’éclairage néon et fluorescent, si la tension chute ou si l’air fuit, la lumière sera instable et clignotera. C’est très ennuyeux si vous habitez en face d’une grande enseigne au néon « on the blink »!

Ampoules scintillantes

Vous pouvez acheter des néons délibérément conçus pour scintiller, par exemple pour simuler la lumière des bougies. Il y a deux électrodes dans l’ampoule de verre – une paire de plaques métalliques étroitement espacées, mais pas tout à fait parallèles. L’endroit où la lueur est produite dépend de manière sensible de l’écart à ce point et probablement aussi de la température et de la pression dans cette région. Le résultat est que la lueur se déplace au hasard entre les plaques, ressemblant plutôt à une flamme de bougie scintillant dans une brise.

Est-ce vraiment aléatoire?

Si vous regardez de près l’ampoule, il peut sembler que le scintillement se produit régulièrement. Cependant, nous pouvons essayer une expérience simple pour montrer qu’il s’agit d’un processus aléatoire.

J’ai placé une cellule solaire à côté d’une ampoule scintillante et j’ai assombri la pièce. La lumière vacillante a créé une tension variable dans la cellule, qui a été enregistrée sur un enregistreur de données. Le graphique montre des impulsions nettes régulières, dues au courant alternatif secteur de 240 V qui allume et éteint la lumière tous les demi-cycles. Cependant, vous pouvez également voir l’intensité de la lumière reçue par la cellule solaire fluctuer aléatoirement au fil du temps. Il est possible de voir cela comme une « vue spectrale » qui montre le taux de scintillement (la façon dont les flashs par seconde varient dans le temps) était également assez aléatoire.

À l’œil, le bulbe semble clignoter régulièrement, même s’il est aléatoire. C’est un peu comme la façon dont un drapeau bat dans le vent – un mouvement aléatoire qui semble périodique – un système chaotique classique.

Initialement publié dans La Taupe