Les miroirs plats Ils se composent de surfaces planes et polies sur lesquelles les objets sont réfléchis. La réflexion qui se produit dans le miroir est appelée réflexion spéculaire, car les ondes lumineuses qui tombent dessus sont réfléchies dans la même direction.
Idéalement, un miroir parfait n'absorbe aucune lumière et réfléchit toute la lumière incidente, quelle que soit son intensité, au moins dans la plage de lumière visible.
Rappelez-vous que la lumière est une onde électromagnétique avec un large spectre de longueurs d'onde, dont une petite fraction est visible à l'œil humain. Cette plage est comprise entre 400 et 700 nanomètres, où un nanomètre équivaut à 1 × 10-9 m.
Dans la pratique, les miroirs de salle de bain courants sont loin d'être parfaits, bien qu'ils servent à des fins de toilette quotidiennes. Ces miroirs sont en verre, sur lequel une couche de métal poli adhère au fond, qui agit comme une surface de miroir..
En dehors de cela, les miroirs sont utilisés dans le cadre de dispositifs optiques: télescopes, microscopes, polarimètres, rétroviseurs de voiture, périscopes et même éléments décoratifs.
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L'image d'un objet formé dans le miroir plat est caractérisée par:
-Être virtuel, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une image d'où aucune lumière n'émane, cependant l'œil ne perçoit pas la différence.
-C'est la même taille que l'objet.
-Il est formé à la même distance, derrière le plan du miroir, que l'objet est devant lui.
-Être une image droite, c'est-à-dire que son orientation est la même que celle de l'objet, mais avec une symétrie spéculer, ce qui signifie que leur relation est la même qu'entre la main droite et la main gauche.
De plus, l'image produite par le miroir peut servir d'objet pour un deuxième miroir, comme nous le verrons plus loin. C'est le principe du périscope, un instrument utilisé pour regarder des objets qui ne sont pas à la même hauteur que les yeux de l'observateur.
La réflexion dans les miroirs plans est régie par une équation très simple, appelée loi de réflexion, qui est énoncé comme suit:
L'angle d'incidence d'un rayon de lumière θje est égal à l'angle de réflexion θr.
Les deux angles sont toujours mesurés en prenant comme référence le Ordinaire à la surface, c'est-à-dire la ligne perpendiculaire au plan du miroir. Et de plus, le rayon incident, le rayon réfléchi et la ligne normale sont dans le même plan..
Sous forme mathématique, l'équation s'écrit:
θje= θr
Lorsque des rayons parallèles frappent la surface du miroir, les rayons réfléchis le sont aussi. De même, toute normale au miroir est parallèle à une autre normale.
En conséquence, comme nous le verrons ci-dessous, la distance à laquelle se trouve l'objet par rapport à la surface du miroir réje, est la même que l'image du côté opposé réou alors.
Donc:
|réje | = |réou alors|
Les barres de valeur absolue sont placées, car par convention la distance de l'image virtuelle au miroir est prise négative, tandis que la distance entre l'objet et le miroir est positive.
Voyons comment le miroir plat se comporte devant une source ponctuelle, comme la flamme d'une bougie allumée. Dans la figure ci-dessous, deux rayons sont dessinés, le rayon 1 qui est dirigé directement vers le miroir et est réfléchi dans la même direction, et le rayon 2, qui est incident obliquement, d'angle θje et se reflète avec l'angle θr.
De plus, le axe optique, qui est défini comme une normale au plan du miroir. Le miroir étant plat, de nombreuses normales peuvent y être dessinées, contrairement au miroir sphérique, dans lequel un seul axe optique est dessiné..
En prolongeant les rayons au moyen de lignes discontinues, on voit qu'ils se croisent au point P ', derrière le miroir. De ce point, à distance réou alors, du miroir, l'œil de l'observateur interprète que l'image de la flamme provient.
Le miroir reflète également le reste de la bougie, un grand objet de taille finie. A chaque point de celui-ci correspond un point de l'image, étant ainsi déterminé deux triangles rectangles congruents, dont la hauteur commune est h = h ', la hauteur de la voile.
De cette manière, l'image a la même hauteur que l'objet réel et la même orientation. Et on peut également voir que l'objet et son image sont dans la même relation que les paumes ouvertes des mains vues de face.
Comme nous l'avons dit au début, une image d'un miroir peut servir d'objet pour produire une seconde image dans un autre miroir..
Soit l'objet P, dont l'image P1'est formé dans le miroir 1. L'objet P est également réfléchi dans le miroir 2 et forme une autre image, appelée Pdeux'.
De plus P1'sert d'objet au miroir 2 pour former une image P3'au point indiqué dans la figure suivante.
Aussi pdeux'peut agir comme un objet pour que le miroir 1 forme son image au même endroit que P3». Eh bien, ce principe intéressant est le fondement de l'imagerie dans les télescopes réfractifs, par exemple.
Le périscope est souvent utilisé pour observer des objets à la surface de l'eau à partir d'une position immergée, et généralement pour voir des objets qui sont à une hauteur qui est au-dessus de l'observateur.
De cette façon, les événements peuvent être vus au-dessus des têtes d'une foule. Il existe également des jumelles qui ont la possibilité d'ajouter des périscopes..
Un périscope simple se compose de deux miroirs plats inclinés à 45 ° par rapport à la verticale et assemblés à l'intérieur d'un tube..
Sur la figure, on observe que le faisceau lumineux tombe à un angle de 45 ° par rapport au miroir supérieur, étant dévié de 90 ° et dirigé vers le miroir inférieur, étant à nouveau dévié de 90 ° pour atteindre l'œil de l'observateur..
Les graphiques consistent en un lancer de rayons pour montrer la formation des images. Qu'il s'agisse d'objets ponctuels ou volumineux, pour repérer l'image dans le miroir, il suffit de tracer deux rayons qui proviennent du point en question.
Dans la figure ci-dessus, deux rayons sont dessinés pour déterminer l'endroit où se forme l'image de la flamme, l'un qui tombe perpendiculairement au miroir et l'autre à un angle. Les deux remplissent la loi de la réflexion. Ensuite, les réflexions respectives se sont prolongées et le point où elles se rencontrent correspond au point où l'image est formée.
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