Imagerie par miroir plan Guide

Aperçu

En vous regardant dans le miroir chaque matin, vous êtes-vous déjà demandé : à quelle distance de la surface du miroir se trouve le « vous » dans le miroir ? Sa taille change-t-elle à mesure que vous vous approchez ? L'imagerie par miroir plan est l'un des phénomènes les plus fondamentaux et intéressants de l'optique géométrique. Cette expérience simule le processus de formation d'image d'une bougie devant un miroir plan pour vous aider à observer et vérifier la parfaite « esthétique de symétrie » entre l'image et l'objet.

Contexte

• Dès 2000 av. J.-C., les anciens Égyptiens et Chinois ont commencé à utiliser des miroirs en cuivre poli.
• La légende raconte qu'Archimède a utilisé un immense réseau de miroirs pour réfléchir la lumière du soleil et brûler les navires de guerre romains attaquant la Sicile. Bien que l'authenticité soit discutable, cela reflète la profonde compréhension des anciens sur le principe de la réflexion de la lumière.
• En 1835, le chimiste allemand Justus von Liebig a inventé le miroir en verre argenté, ce qui a popularisé les miroirs à haute réflectivité et a profité aux expériences optiques modernes.

Concepts clés

Formules et dérivation

Étapes de l'expérience

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   Observer l'Imagerie Initiale

   Au début de l'expérience, une bougie est placée devant le miroir. Observez l'image apparaissant derrière le miroir. Est-elle droite ou inversée ? Est-ce une image réelle ou une image virtuelle ? (Indice : Les images virtuelles sont généralement dessinées avec des lignes pointillées)
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   Explorer la Relation de Distance

   Faites glisser la bougie vers la gauche ou la droite pour modifier la distance de l'objet $u$. Observez comment change la distance de l'image $v$ ? Essayez de vous arrêter à n'importe quelle position et comparez les valeurs de $u$ et $v$.
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   Vérifier la Propriété d'Égalité de Taille

   Ajustez le curseur « Hauteur de l'Objet » pour changer $h$. Observez si la hauteur de l'image dans le miroir $h'$ change en conséquence. Lorsque vous vous éloignez du miroir, l'image semble plus petite, mais l'image devient-elle vraiment plus petite ?
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   Tracer le Chemin de la Lumière

   Cochez « Afficher les Rayons Virtuels ». Observez comment les rayons lumineux « entrent » dans les yeux. Le point de convergence des prolongements vers l'arrière des rayons réfléchis est la position de l'image.

Objectifs d'apprentissage

• Confirmer que l'image formée par un miroir plan est une image virtuelle droite de taille égale ($M=1$)
• Vérifier la relation quantitative selon laquelle la distance de l'image est égale à la distance de l'objet ($v=u$)
• Clarifier la propriété géométrique selon laquelle la ligne reliant l'image et l'objet est perpendiculaire à la surface du miroir
• Comprendre que l'essence de l'imagerie par miroir plan est la réflexion de la lumière, suivant la loi de la réflexion

Applications réelles

• Périscope : Utilise deux miroirs plans pour changer le trajet de la lumière, permettant l'observation de l'environnement extérieur depuis un endroit caché.
• Rétroviseur de Véhicule : Bien que des miroirs convexes soient souvent utilisés pour élargir le champ de vision, le rétroviseur intérieur est généralement un miroir plan utilisé pour juger de la distance réelle des véhicules derrière.
• Mur de Miroirs de Salle de Danse : Utilise l'imagerie par miroir plan pour agrandir l'espace visuel et faciliter la correction de la posture des danseurs.

Idées reçues

Lectures complémentaires

• Plane Mirror - Wikipedia