Chapitre 2 La réflexion

2.1 Réflexion de la lumière

perception des couleurs

définitions Faisceau lumineux : un ensemble de rayons lumineux. Faisceau lumineux parallèle : les rayons qui le constituent sont parallèles entre eux. Pinceau lumineux : faisceau lumineux très fin. La réflexion est un changement de direction d’un rayon lumineux lorsqu’il rencontre une surface qui le renvoie dans son milieu de provenance.

terminologie Rayon incident : rayon lumineux qui bute sur le miroir. Rayon réfléchi : rayon lumineux qui poursuit sa route après avoir buté sur le miroir. Normale : droite perpendiculaire au plan du miroir au point de contact du rayon incident. Angle d’incidence : angle mesuré entre la normale et le rayon incident. Angle de réflexion : angle mesuré entre la normale et le rayon réfléchi. https://www.youtube.com/watch?v=3H1UCV1D07U

Les lois de la réflexion Loi 1 : Le rayon incident, le rayon réfléchi et la normale appartiennent au même plan. Loi 2 : La mesure de l’angle d’incidence est toujours égale à le mesure de l’angle de réflexion.

Types de réflexion Réflexion spéculaire : un groupe de rayons lumineux incidents parallèles sont réfléchis de façon parallèle entre eux. Réflexion diffuse : un groupe de rayons lumineux incidents parallèles sont réfléchis de façon non parallèle entre eux.

caractéristiques des images Nature Virtuelle Ne se situe pas à la encontre des rayons lumineux, mais plutôt au prolongement de ceux-ci Ne peut être projetée sur un écran. Réelle Se situe à la rencontre des rayons lumineux. Peut être projetée sur un écran. Sens : droite ou inversée. Taille : agrandie, de même taille que l’objet ou réduite. Position : plus près ou plus loin du miroir que l’objet.

2.2 rayons lumineux et miroir plan Miroir : objet qui réfléchit les RL de façon spéculaire. Miroir plan : miroir dont la surface est plane. Les 2 lois de la réflexion s’appliquent aux MP. Les RL sont réversibles dans un MP.

Caractéristiques de l’image dans un MP Droite. De même dimension que l’objet. Virtuelle, située derrière le MP, à la même distance du MP que l’objet.

Délimiter le champ visuel 1. tracer une normale à une extrémité du miroir. 2. Tracer un segment continu partant de l’œil de l’observateur et allant jusqu’au point de contact de la normale avec le miroir : c’est le rayon réfléchi. 3. Tracer le rayon incident correspondant. 4. Répéter les étapes 1, 2 et 3 à l’autre extrémité du miroir. 5. Hachurer tout l’espace compris entre les 2 rayons incidents : il s’agit du champ visuel.

Agrandir le champ visuel Les 2 façons d’agrandir le champ visuel Approcher l’œil de l’observateur du miroir. Agrandir le miroir.

Dessiner l’image d’un objet 1. À partir d’un point objet, tracer une normale (pointillée) passant par le point objet. 2. Prolonger ce segment, en pointillé, derrière le miroir, à égale distance; le point image se trouve là. 3. À partir du point image, tracer un segment, en pointillé derrière le miroir, en continu devant le miroir (c’est le rayon réfléchi), qui rejoint l’œil de l’observateur. 4. Au point de contact du rayon réfléchi avec le miroir, tracer un segment (en continu) qui se rend à l’objet (c’est le rayon incident) Répéter pour 2, 3 ou 4 points objets.

Animation et MP Pour dessiner l’image d’un objet dans un MP : https://www.youtube.com/watch?v=IgzPpvf1F4A Animation flash MP : http://www.sciences.univ- nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/miroirs/miroir_plan.php

2.3 Miroirs sphériques Il s’agit d’un miroir dont la surface réfléchissante est une portion de sphère. 2 types… Concave : surface réfléchissante creuse. Convexe : surface réfléchissante bombée.

Miroirs concaves Four solaire d’Odeillo Miroir de télescope Miroir à maquillage

Four solaire de Mont-Louis (50 kW de puissance!)

Miroirs convexes

Terminologie en lien avec les ms Centre de courbure (C) : centre de la sphère d’où provient le miroir. Rayon de courbure (R) : tout segment qui relie C à la surface du miroir. Sommet du miroir (S) : centre géométrique de la surface du miroir. Axe principal (AP) : droite qui passe par C et S. Foyer (F) : point de convergence de tous les RL parallèles à l’axe principal. Longueur focale (f) : distance entre F et S (vaut toujours ½R)

Rayons principaux (miroirs concaves) 1er rayon : un rayon incident parallèle à l’axe principal est réfléchi vers le foyer du miroir. 2e rayon : un rayon incident passant par le foyer est réfléchi parallèlement à l’axe principal (puisque les rayons sont réversibles). 3e rayon : un rayon incident passant par le centre de courbure est réfléchi sur lui-même (puisqu’il frappe perpendiculairement la surface du miroir, son angle d’incidence est nul).

Rayons principaux (miroir concave)

Rayons principaux (miroirs convexes) 1er rayon : un rayon incident parallèle à l’axe principal est réfléchi de sorte qu’il semble provenir du foyer du miroir. 2e rayon : un rayon incident se dirigeant vers le foyer est réfléchi parallèlement à l’axe principal (puisque les rayons sont réversibles). 3e rayon : un rayon incident se dirigeant vers le centre de courbure est réfléchi sur lui-même (puisqu’il frappe perpendiculairement la surface du miroir, son angle d’incidence est nul).

Rayons principaux (miroir convexe)

Images dans les miroirs concaves Les caractéristiques de l’image dépendent de l’endroit où se situe l’objet. Pour un objet situé… À l’infini : image au foyer. Au-delà de C : image réelle, inversée, réduite, située entre F et C. Exactement à C : image réelle, inversée, même taille, située à C. Entre C et F : image réelle, inversée, agrandie, située au-delà de C. Exactement à F : aucune image. Entre F et S : image virtuelle, droite, agrandie, derrière le miroir. http://www.sciences.univ- nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/miroirs/miroir_spherique.php

Images dans les miroirs convexes Les caractéristiques de l’image ne dépendent pas de l’endroit où se situe l’objet. L’image possède toujours les mêmes caractéristiques… Virtuelle (derrière le miroir), droite, réduite, entre S et F. http://www.sciences.univ- nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/miroirs/miroir_spherique.php

Champ de vision du miroir convexe Le miroir convexe fournit un champ de vision élargi par rapport au miroir plan de même dimension. Les images sont cependant de dimension réduite. Pour tracer le champ de vision… Tracer un RL réfléchi partant de l’œil et se rendant à une extrémité du miroir. Tracer la normale au point de contact avec le miroir. Tracer le RL incident à cette normale. Répéter ces 3 étapes à l’autre extrémité du miroir. Hachurer la zone comprise entre les 2 RL incidents, c’est le champ de vision.

variables mathématiques associées aux ms do : distance objet - miroir. di : distance image - miroir. f (parfois noté lf) : distance foyer - sommet. ho : hauteur de l’objet. hi : hauteur de l’image. G : grandissement. Lo : distance objet – foyer. Li : distance image – foyer.

Relations mathématiques dans les MS 1/ f = 1/do + 1/di G = hi / ho = -di /do

Convention des signes des MS Variable Signe positif (+) Signe négatif (-) di et do Image ou objet réel devant miroir Image ou objet virtuel derrière miroir R et f Miroir concave Miroir convexe hi et ho Image droite Image inversée G