Miroirs

Types de miroirs en physique

Les miroirs peuvent être classés en fonction de leur courbure. Si le rayon de courbure est nul, on parle de miroir plan. Ce sont les miroirs que tu vois le plus souvent utilisés dans les maisons et les salons. Dans un miroir plan, les proportions de l'image et de l'objet sont toujours les mêmes.

Cependant, les miroirs peuvent aussi être courbés ! Cette catégorie s'appelle les miroirs sphériques, qui sont à nouveau divisés en miroirsconcaves et convexes .Les détails spécifiques ne sont pas importants pour tes GCSE, mais tu peux lire leurs applications ci-dessous. C'est intéressant car ils ont des applications très courantes. La prochaine fois que tu les verras quelque part, n'oublie pas de les examiner et de voir comment ils nous aident à voir le monde qui nous entoure ?

Simulation physique des miroirs

Nous pouvons représenter un miroir plan en dessinant des diagrammes de rayons. Ces diagrammes nous aident à prévoir le type d'image que forme un miroir. Il existe deux types d'images : les images réelles et les images virtuelles. Voyons les définitions de ces types d'images et quelques exemples de formation d'images par des miroirs à l'aide de diagrammes de rayons.

Une image réelle peut être projetée sur un écran. Tu ne verras pas cette propriété dans les miroirs plans. Mais elle est possible dans les miroirs concaves.

Comme indiqué ci-dessus, dans un diagramme de rayons, chaque rayon de lumière est représenté par une ligne droite, avec une flèche pour représenter sa direction.

Une telle image ne peut pas être projetée sur un écran. Les miroirs plans et convexes produisent toujours des images virtuelles.

Fig. 8. L'image formée par un miroir plan sera toujours virtuelle, inversée latéralement et droite.

Nous pouvons également utiliser les diagrammes de rayons pour déterminer la position de l'image et sa taille. Considère un objet se reflétant dans un miroir plan, comme dans l'image ci-dessus. Nous pouvons dessiner deux rayons lumineux provenant de l'objet.C'est unepratique courante que tu verras dans la plupart desdiagrammes de rayons . Le point d'intersection de ces rayons indique la position de l'image. Cela n'est pas possible si nous utilisons un seul rayon de lumière !

Les rayons incidents provenant de l'objet rebondissent sur le miroir, et nous voyons le reflet de l'objet ou de l'image lorsque ces rayons réfléchis pénètrent dans nos yeux. Pour obtenir la position de l'image, il suffit de prolonger les rayons réfléchis derrière le miroir et de voir où ils se croisent. Tu remarqueras que l'image se forme à la même distance derrière le miroir que celle à laquelle l'objet est placé devant le miroir. L'objet sera inversé latéralement, et l'image aura la même taille.

La formule du miroir en physique

Voyons le diagramme d'un miroir plan qui réfléchit la lumière.

Fig. 9 : Diagramme de rayons d'un miroir plan avec des étiquettes

Il existe de nombreux nouveaux termes utiles pour décrire la réflexion de la lumière. Jetons un coup d'œil à chacun d'entre eux.

La normale est utilisée comme plan de référence lors de l'arpentage de l'objet. La distance entre l'objet et l'image est mesurée sur cet axe.

Maintenant que nous comprenons mieux le jargon, nous pouvons parler de la relation spéciale entre l'angle d'incidence et la réflexion. Cette relation est décrite par la loi de la réflexion.

Cette loi peut être représentée mathématiquement comme suit

\[\theta_r=\theta_i\]

ou en mots,

\[\text{Angle de réflexion}=\text{Angle d'incidence}\]

N'oublie pas que ces angles sont mesurés par rapport à la normaleau point où les rayons rencontrent le miroir et non par rapport au miroir lui-même. Regarde l'image ci-dessous à titre de référence.

Importance des miroirs

Pour souligner l'importance des miroirs, examinons maintenant un ensemble particulier de miroirs qui est extrêmement utile : un miroir en forme de L. Tu trouveras ci-dessous le diagramme d'un miroir en forme de L :

Fig. 10 : Le diagramme des rayons d'un miroir en forme de L montre comment un rayon est réfléchi, parallèlement au rayon incident.

Remarque qu'il y a deux endroits où la réflexion se produit. Le rayon de lumière provenant de la source est alors réfléchi dans la même direction que celle qu'il avait lorsqu'il est arrivé. Ce phénomène s'appelle la rétroréflexion, et fonctionne quel que soit l'angle d'incidence. De plus, nous pouvons agrandir cette configuration en ajoutant un troisième miroir perpendiculaire à ces deux miroirs. On obtient ainsi un miroir ayant la forme d'un coin de cube. Dans ce réseau tridimensionnel, tout rayon lumineux est toujours renvoyé directement à sa source.

Une autre application importante des miroirs est le télescope réflecteur. Ces télescopes sont constitués d'un réseau de miroirs qui fonctionnent ensemble pour focaliser et agrandir une image . Dans un télescope réflecteur, la lumière atteint un miroir situé au bas du télescope. Il s'agit d'un miroir sphérique qui focalise la lumière à l'extrémité supérieure. Elle est ensuite réfléchie par un second miroir vers une position à l'extérieur du télescope, où l'observateur peut voir l'image de l'objet lointain agrandie.

Fig. 12 : Les télescopes à réflexion utilisent un réseau de miroirs pour focaliser et agrandir l'image.