C2 - Le miroir plan
Source :http://www.uel-pcsm.education.fr/consultation/reference/physique/optigeo/menumodule/menuapprendre/index_bas.htm
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Le but du module est de décrire
les propriétés fondamentales d'un miroir plan, d'établir les lois de la
réflexion et de la formation des images dans un miroir plan, de décrire
quelques applications utilisant le miroir plan. |
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Objectifs
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Prérequis
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Lorsque vous aurez parcouru ce module vous serez capable de: comprendre comment un miroir plan donne d'un objet réel placé devant lui une image virtuelle d'utiliser les lois de la réflexion pour tracer le rayon ou le faisceau réfléchi correspondant au rayon ou au faisceau lumineux incident sur un miroir plan |
Pour étudier ce module vous aurez besoin de: connaître les propriétés de symétrie d'un objet par rapport à un plan ou une droite |
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1-Définitions :
Un miroir plan est une surface plane, polie et réfléchissante.
Dans l'Antiquité, on réalisait des miroirs en métal poli (or, argent, bronze).
Au XVe siècle, on commença à fabriquer des miroirs en verre rendu réflecteur par une couche d'amalgame d'étain (tain). On utilisa ensuite une couche d'argent déposée chimiquement.
Aujourd'hui, on réalise facilement des miroirs en vaporisant une couche métallique ( Ag, Al, Cr ,Au ) ou diélectrique (cryolithe, sulfure de Zinc) dans le vide moléculaire sur des surfaces polies.
Les dépôts métalliques qui servent de réflecteur sont oxydables , c'est pourquoi ils sont souvent protégés par une couche de vernis ou un dépôt de silice (transparente).
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Soit SI un rayon arrivant sur
un miroir M. Le point I où le rayon rencontre le miroir est le point
d'incidence. Menons au point I la normale IN au miroir. Le plan SIN est le plan
d'incidence. Au rayon incident SI correspond un rayon réfléchi IR. L'angle a SIN = i est l'angle d'incidence;
l'angle a NIR = r est l'angle de réflexion. |
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- Lois de la réflexion :lois de Descartes
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1-Le rayon réfléchi est dans le
plan d'incidence a S I
N = a R I
N Ces deux lois sont équivalentes à: Le rayon réfléchi et le rayon incident, orientés dans le sens de la lumière, sont symétriques par rapport au plan tangent au miroir au point d'incidence. (valable quelle que soit la surface réfléchissante |
3- Principe du retour
inverse
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Si RI devient le rayon incident
alors le rayon réfléchi est IS. La lumière suit le même trajet que
précédemment mais en sens inverse. Le principe du retour inverse de la
lumière s'énonce de la façon suivante: Le trajet suivi par la lumière est indépendant du sens de propagation |
4-Image d’un point A à travers un miroir
plan
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A tout rayon issu d'un point A,
appelé point objet correspond un rayon réfléchi symétrique par
rapport au miroir. tous les rayons issus de A vont donc passer après
réflexion, par le point A' symétrique de A par rapport au miroir. Le point A' est l'image du point A. Au point objet A correspond un seul point
image A’ Pour cette raison le miroir est un
dispositif dit stigmatique |
5-L’image d’un objet étendu :
L'image d’un objet est
l'ensemble des points images correspondant aux différents points de l'objet. L'image
est donc symétrique de l'objet par rapport au miroir et par suite ne lui
est donc pas superposable en général. Un trièdre objet à droite donne un trièdre
image à gauche. L'image d'une main droite est une main gauche. Un texte,
réfléchi par un miroir, est inversé
6-Objet réel. Objet
virtuel. Image réelle. Image virtuelle.
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Le point objet A situé en avant
de la surface réfléchissante est un objet réel. Le
point image A' situé en arrière de la surface réfléchissante est une image
virtuelle. La sensation éprouvée au niveau de l'oeil dépend uniquement de
la direction des rayons qui parviennent à l'oeil: tout se passe, au point de
vue de cette sensation, comme si le miroir n'existait pas, et comme s'il
existait en A' un point lumineux. Mais il est impossible de recevoir
l'image A' sur un écran. |
7-Champ du miroir plan
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Le champ d'un miroir est la
portion de l'espace observable dans le miroir. Il
varie avec la position de l'oeil de l'observateur. On remarque, en effet,
que, en se déplaçant, on aperçoit des objets différents. |
Soit O' symétrique de O. Le tronc de cône (cas d'un miroir circulaire) ou de pyramide (cas d'un miroir carré ou rectangulaire) formé par les rayons extrêmes issus de O' limite le champ pour un observateur placé en O.
A est dans le champ tandis que B est en dehors du champ