Loi de la réflexion Guide

Aperçu

Lorsque la lumière frappe une surface et change de direction de propagation, ce phénomène est appelé réflexion. C'est grâce à la réflexion que nous pouvons voir le soleil brillant, ainsi que la lune non lumineuse et tout ce qui nous entoure. Cette expérience simule un banc optique. En contrôlant l'angle d'incidence d'un faisceau laser, nous résumerons et vérifierons les lois de la réflexion : 'trois lignes dans un plan, deux lignes sur des côtés opposés et deux angles égaux'.

Contexte

• Grèce antique : Euclide a proposé pour la première fois la loi de la réflexion dans 'Catoptrique', affirmant que l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion.
• Âge d'or islamique : Alhazen a étudié plus systématiquement la réflexion et la réfraction de la lumière, posant les bases expérimentales de l'optique moderne.
• Époque moderne : Fermat a proposé le 'Principe de Fermat' (la lumière emprunte le chemin qui prend le moins de temps), dérivant parfaitement la loi de la réflexion d'un point de vue théorique.

Concepts clés

Formules et dérivation

Étapes de l'expérience

1. 1

   Allumer la source lumineuse

   Cliquez sur l'interrupteur laser pour allumer la source lumineuse. Vous verrez un faisceau laser rouge tirer vers le miroir plan en bas.
2. 2

   Changer l'angle d'incidence

   Faites glisser la poignée circulaire du pointeur laser. En modifiant la position du rayon incident, vous remarquerez que le rayon réfléchi oscille également de manière synchrone.
3. 3

   Observer la symétrie

   Cochez 'Afficher les angles' et 'Afficher la normale'. Observez si le rayon incident et le rayon réfléchi sont toujours symétriques par rapport à cette ligne pointillée (la normale).
4. 4

   Résumé des données

   Changez l'angle plusieurs fois, par exemple en le réglant à $30^\circ$, $45^\circ$, $60^\circ$. Enregistrez et comparez les valeurs des deux côtés pour vérifier si $r$ est toujours égal à $i$.

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre le rôle de référence de la normale dans les expériences optiques
• Confirmer que l'angle de réflexion augmente à mesure que l'angle d'incidence augmente, et que leurs valeurs sont toujours égales
• Clarifier que le rayon incident et le rayon réfléchi se trouvent de part et d'autre de la normale
• Réaliser que lorsque la lumière tire perpendiculairement vers la surface du miroir (l'angle d'incidence est de $0^\circ$), le rayon réfléchi reviendra le long du chemin d'origine

Applications réelles

• Miroirs : Utilisation du principe de formation d'image par des miroirs plans pour vérifier son apparence
• Feux arrière de vélo : La paroi intérieure est composée de petits miroirs plans à angle droit les uns par rapport aux autres, utilisant de multiples réflexions pour renvoyer la lumière des phares de voiture vers les yeux du conducteur le long du chemin d'origine
• Périscopes : Utilisation de deux miroirs plans parallèles pour modifier le trajet de la lumière, permettant aux personnes sous l'eau ou dans des tranchées d'observer des situations au sol

Idées reçues

Lectures complémentaires

• Wikipédia - Réflexion (Physique)