Par Luana Piloso et Mayssa SkafPar Luana Piloso et Mayssa Skaf

École La Dauversière, Montréal, juin 2000École La Dauversière, Montréal, juin 2000

Validation du contenu et révision linguistique: Stéphane Lamarche

Science animée, 2000

Validation du contenu et révision linguistique: Stéphane Lamarche

Science animée, 2000

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Le miroir sert à réfléchir la lumière, à reproduire l`image de quelqu`un ou de quelque chose.

Il existe trois types de miroirs: miroirs plans, miroirs concaves et miroirs convexes.

Dans cette présentation, nous vous expliquerons la réflexion de la lumière avec chaque type de miroir en donnant des exemples, des élaborations de laboratoires et des formules permettant d`obtenir des résultats.

Miroirs plans

Miroirs concaves

Bibliographie

Miroirs convexes

Laboratoire

Exemple

Champ de vision

Rayons lumineux

Formation d ’une image dans un miroir plan

Déterminer la position d ’une image formée par un miroir plan.

•Un miroir plan

•Objet quelconque

•Règle

But

Matériel

Protocole:Protocole:

1- Placer l`objet devant le miroir à une distance quelconque.

2- Observer l `image formée.

3- Recommencer l `expérience en variant les distances

entre le miroir et l `objet.

4- Observer et écrire les résultats.

Résultats:Résultats:Distance de

l’objet (cm)

Distance de

l’image (cm)

1 10

2 15

3 20

ÉtapesÉtapes

Protocole:Protocole:

1- Placer l`objet devant le miroir à une distance quelconque.

2- Observer l `image formée.

3- Recommencer l `expérience en variant les distances

entre le miroir et l `objet.

4- Observer et écrire les résultats.

Résultats:Résultats:Distance de

l’objet (cm)

Distance de

l’image (cm)

1 10 10

2 15

3 20

Cliquer!

ÉtapesÉtapes

Protocole:Protocole:

1- Placer l`objet devant le miroir à une distance quelconque.

2- Observer l `image formée.

3- Recommencer l `expérience en variant les distances

entre le miroir et l `objet.

4- Observer et écrire les résultats.

Résultats:Résultats:Distance de

l’objet (cm)

Distance de

l’image (cm)

1 10 10

2 15

3 20

ÉtapesÉtapes

Protocole:Protocole:

1- Placer l`objet devant le miroir à une distance quelconque.

2- Observer l `image formée.

3- Recommencer l `expérience en variant les distances

entre le miroir et l `objet.

4- Observer et écrire les résultats.

Résultats:Résultats:Distance de

l’objet (cm)

Distance de

l’image (cm)

1 10 10

2 15 15

3 20 Cliquer!

ÉtapesÉtapes

Protocole:Protocole:

1- Placer l`objet devant le miroir à une distance quelconque.

2- Observer l `image formée.

3- Recommencer l `expérience en variant les distances

entre le miroir et l `objet.

4- Observer et écrire les résultats.

Résultats:Résultats:Distance de

l’objet (cm)

Distance de

l’image (cm)

1 10 10

2 15 15

3 20

ÉtapesÉtapes

Protocole:Protocole:

1- Placer l`objet devant le miroir à une distance quelconque.

2- Observer l `image formée.

3- Recommencer l `expérience en variant les distances

entre le miroir et l `objet.

4- Observer et écrire les résultats.

Résultats:Résultats:Distance de

l’objet (cm)

Distance de

l’image (cm)

1 10 10

2 15 15

3 20 20Cliquer!

ÉtapesÉtapes

Que concluez-vous à propos de la distance d ’une image formée par un miroir plan?

On obtient la même distance.

Les lois?Miroir plan

Le rayon incident, le rayon réfléchi et la normale sont dans un même plan de l ’espace.

L ’angle d ’incidence est égal à l ’angle de réflexion.

1)

2)

Les rayonsMiroir plan

Rayon incident

Rayon réfléchi

Point d ’incidence

Normale

iR

Angle d ’incidenceAngle de réflexion

Normale: Droite passant par le point d ’incidence.

Point d ’incidence: Point de départ du rayon réfléchi.

Rayon incident: Rayon qui part de la source lumineuse jusqu ’au point d ’incidence.

Rayon réfléchi: Rayon qui part du point d ’incidence et qui réfléchi l ’objet.

Angle d ’incidence et angle de réflexion: Angles formés par le rayon et la normale. Ex.

miroirobservateur

objet

Image virtuelle

Pour chacun des points d `un objet, la distance objet-miroir est égale à la distance miroir-image. L`image est virtuelle, c`est-à-dire qu`elle est formée par le prolongement des rayons réfléchis.

Champ de vision

Si vous vous placez devant un miroir plan, vous pouvez observer par réflexion une portion bien définie de l ’espace immédiat.

Le champ de vision est déterminé à l'aide des positions précises du miroir et de l'observateur. Par exemple, si l'observateur est situé à 1 mètre du miroir, son champ de vision sera moindre que s'il était situé à 30 cm. Cela dépend également du type de miroir. Ainsi, un miroir divergent (convexe) nous donne un champ de vision beaucoup plus élargi qu'un miroir convergent (concave).

C ’est votre champ de vision.

observateur

Miroir concaveMiroir plan

3- Tracer les rayons incidents.

1- Tracer les rayons de l ’œil jusqu ’aux extrémités du miroir.

2- Tracer la normale aux extrémités.

4- Délimiter le champ de vision entre les 2 rayons incidents.

Laboratoire

Description des caractères

Images formées par un miroir concave

Formules et calculs

FC

Objet

Image

do

di

hi

ho

lo

li

lf:Distance focale

Labo

di:Distance image-miroir

do:Distance objet-miroir

ho:Hauteur de l ’objet

lo:Distance objet-foyer

li:Distance image-foyer

hi:Hauteur de l ’imagelf

Vérifier les hypothèses concernant la formation d ’images par un miroir concave. Tenter d ’identifier les divers types d ’images formés.

- Source lumineuse -Miroir concave

- Règle -Pâte à modeler

-Écran

But:

Matériel:

1- Trouver la distance focale:

a) Mettre la lumière loin du miroir.

b) Trouver l ’image de la lumière sur l ’écran.

c) Focaliser cette image sur l ’écran.

d) Mesurer la distance entre le miroir concave et l ’écran.

2- Trouver si les images sont virtuelles, réelles, droites ou

inversées:

a) Installer la lumière à 0.

b) Mettre le miroir à 2 cm de la lumière.

c) Vérifier si l ’image est virtuelle, réelle, droite ou inversée. Faire cela en augmentant la distance du miroir de 5 cm chaque fois.

Protocole:

Distance focale: 10 cm

Do

(cm)

Réelle Virtuelle Droite Inversée

2 X X

7 X X

12 X X

17 X X

22 X X

Résultats:cliquer

Lorsque la distance de la source lumineuse et du miroir est inférieure à la distance focale, l ’image

est virtuelle, droite et plus grande que l ’objet.

Lorsque la distance de la source lumineuse et du miroir est supérieure à la distance focale, l ’image

est réelle, inversée et plus petite que l ’objet.

Voir exemplesMiroir concave

FC

Il n ’y a pas d ’image.

Objet

1 cas :erL’objet est au foyer principal

2 cas: L ’objet est à 2 lf (au centre de courbure)

e

L ’image est réelle, renversée et de même grandeur que l ’objet.

FC

Objet

Image

3 cas: L ’objet est entre le foyer et le centre de courbure

e

L ’image est réelle, renversée et plus grande que l ’objet.

FC

Objet

Image

e4 cas: L ’objet est situé après le centre de courbure.

L ’image est réelle, renversée et plus petite que l ’objet.

FC

Objet

Image

5 cas: L ’objet est placé entre le miroir et le foyer principal

e

L ’image est virtuelle, droite et plus grande que l ’objet.

Formules

Objet

FC

Image

Miroir concaveMiroir concave

Les trois principales équations des miroirs concaves :

1- hiho

lf

loli

lf

22- li lflox

do di13- 1 1

lf

Miroir convexeMiroir concave

Exercices

Image formée par un miroir convexe

Formules

Miroir plan Miroir concave

F

ObjetImage

L ’image est virtuelle, droite et plus petite que l ’objet.Miroir convexe Formules

Pour obtenir les résultats, on utilise les mêmes formules que celles du miroir concave.

1- lfhiho lo

li

lf

22- li lflox

do di13- 1 1

lf ExercicesMiroir convexe

Vous placez une bougie de 5 cm de hauteur à 10 cm d ’un miroir convexe dont le rayon de courbure est de 8 cm.

Déterminez les caractéristiques de l ’image obtenue.

CaractéristiquesCaractéristiquesSolution Solution

graphiquegraphiqueSolution Solution

algébriquealgébrique

F

Objet

Image

c10 cm

8 cm

F

5 cm

Solution graphiqueSolution graphique

Solution Solution algébriquealgébrique

CaractéristiquesCaractéristiques

Solution algébriqueSolution algébrique

Ho = 5 cmHo = 5 cm

Do = 10 cmDo = 10 cm

C = 8 cmC = 8 cm

Lf = C /2 8/2 = 4 cm Lf = C /2 8/2 = 4 cm

Lo = do-lf 10 cm-4 cm=6 cmLo = do-lf 10 cm-4 cm=6 cm

didi

do lo

lf

hi

ho lo

lf hi

5 6

4

didi

10

4

4 x 54 x 5

664 x 104 x 10

6666

11

33

2233

cmcm

cmcm

CaractéristiquesCaractéristiques

Solution Solution graphiquegraphique

1/3cm1/3cm

-2/3cm-2/3cm

Hi = ? cmHi = ? cm

-4cm-4cm

6cm6cm

Lf = ? cmLf = ? cm

Di = ? cmDi = ? cm

Lo = ? cmLo = ? cm

CaractéristiquesCaractéristiques

RéférencesRéférences

1- L ’image est plus petite que l ’objet, droite, 1- L ’image est plus petite que l ’objet, droite, virtuelle et derrière le miroir. virtuelle et derrière le miroir.

2- Le grandissement est compris entre 0 et 1.2- Le grandissement est compris entre 0 et 1.

3- Le foyer est virtuel.3- Le foyer est virtuel.

Solution Solution graphiquegraphique

Références:

• Burnie, David. La lumière, Paris, Gallimard, 1992, 63 pp.

• Bouchard, Régent. Physique : phénomènes lumineux , Montréal, Lidec inc., 1994, Pages 50 à 65 

• Geocities. (Page consultée le 22 janvier 2000). Champ de vision, [En ligne]. Adresse URL : http://www.geocities.com/Cape Canaveral/7671/vision.html