Les lois de la réflexion : Page pour l'impression

Commençons par quelques définitions.

Définitions

Dioptre : on appelle dioptre la surface de séparation de deux milieux transparents à travers laquelle la lumière peut se réfracter, ou sur laquelle elle peut se réfléchir.

Miroir : on appelle miroir une surface formée d'un dépôt métallique, par exemple de l'argent ou de l'aluminium, déposé sur un support qui n'est pas lui-même traversé par la lumière. Il existe une différence majeure entre les miroirs "de salle de bain" et les miroirs utilisés dans les télescopes. En effet, le dépôt métallique est, dans le premier cas, déposé à l'arrière de la paroi en verre. Le verre protège alors le dépôt de l'usure et de l'oxydation. Cependant, avant et après la réflexion sur le dépôt métallique, la lumière traverse l'épaisseur de verre. Ce procédé ne peut être utilisé en astronomie. La traversée du verre cause des réflexions parasites, une perte de lumière et des aberrations chromatiques. Dans le cas des miroirs de télescope, le métal est donc déposé à l'avant de la paroi en verre. Celui-ci n'est alors plus protégé, obligeant à réaluminer régulièrement le miroir.

Différence entre un miroir de salle de bain et un miroir de télescope

La couche métallique d'un miroir de salle de bain est située derrière le verre, afin de la protéger des rayures, de l'usure et de la corrosion. Elle est placée devant le verre dans un miroir de télescope afin d'éviter l'apparition de réflexions parasites, d'aberrations chromatiques, et de limiter la perte de flux.

Crédit : ASM/B. Mollier

Point d'incidence : c'est le point de contact du rayon lumineux incident avec le dioptre ou le miroir.

Normale au dioptre : il s'agit de l'axe perpendiculaire au dioptre, passant par le point d'incidence.

Plan d'incidence : le plan contenant le rayon incident et la normale au dioptre est appelé plan d'incidence. Notez que ce plan est perpendiculaire au dioptre ou au miroir.

Angle d'incidence : c'est l'angle entre le rayon incident et la normale au plan.

Miroir plan

Crédit : ASM/B. Mollier

Dioptre plan

Crédit : ASM/B. Mollier

Matériel

Nous disposons d'un miroir plan (M) au centre d'un disque gradué. A l'aide d'une source délivrant un mince pinceau lumineux (un laser par exemple), nous éclairons (M) suivant l'axe .

Objectif

Le but de cette simulation est d'établir une loi liant l'angle incident et l'angle réfléchi.

Soit un rayon lumineux, issu de , parvenant au point d'incidence d'un miroir plan parfaitement réfléchissant.

Lois de la réflexion

La direction du rayon réfléchi est donnée par la première loi de Descartes :

Le rayon appartient au plan d'incidence
L'angle de réflexion est égal à l'opposé de l'angle d'incidence

Réflexion sur un miroir plan

Crédit : B. Mollier

Auteur: B. Mollier

Dièdre

Difficulté : ☆ Temps : 5 min

En laboratoire, pour renvoyer la lumière d'où elle vient (c'est-à-dire lui faire faire demi-tour), on utilise un dièdre. C'est un système composé de deux miroirs plans collés l'un à l'autre avec un angle de 90° (voir schéma ci-dessous).

Question 1)

Soit un rayon incident. Tracez le rayon réfléchi par le dièdre.

Dièdre

Crédit : ASM / B. Mollier

Auteur: B. Mollier

De l'utilité du dièdre

Difficulté : ☆☆ Temps : 5 min

Nous allons démontrer l'affirmation ci-dessus.

Question 1)

Soit un rayon incident arrivant avec un angle incident i_1 quelconque sur la première face du dièdre. Prouver que, quel que soit la valeur de i_1 , le rayon réfléchit repartira parallèlement au rayon incident.