Servons nous d'un miroir plan, que nous avons étudié précédemment, pour définir les notions d'objet et d'image pour un système optique.
Nous disposons d'une bougie et d'un miroir plan. On place celle-ci devant le miroir. On peut voir la bougie ainsi que son reflet, son image, à travers le miroir. Pour simplifier notre étude, nous assimilerons la bougie à un unique point lumineux 
. La bougie constitue un objet par rapport au système optique "miroir". Les rayons lumineux issus de cet objet divergent au niveau du plan du miroir. Nous qualifierons cet objet, placé en amont du système optique, de réel. On peut le toucher (mais ça brûle...).
Reflet d'une bougie dans un miroir plan
La bougie est un objet réel pour le miroir. Son image est virtuelle car elle ne peut pas apparaître sur un écran.
Crédit :
ASM/B. Mollier
Objet réel
Tout objet placé en amont d'un système optique, dans le sens de propagation de la lumière, est un objet réel.
Intéressons nous maintenant à son reflet dans le miroir. Les rayons lumineux issus de la bougie sont réfléchis par la surface du miroir et semblent provenir d'un point point situé derrière le miroir. Le faisceau issu de ce point diverge. Il est impossible de faire l'image de ce point sur un écran. L'image est qualifiée de virtuelle.
Image virtuelle
Toute image placée en amont du système optique est virtuelle.
On troque notre bougie contre une lampe torche, dont le faisceau converge en un point 
. Le point sera notre objet. Si on place un écran là où converge le faisceau, on voit une petite tache lumineuse.
Formation d'un objet virtuel
Le point A est un objet virtuel pour le miroir. Il n'existe pas physiquement. Son image est réelle car on peut la faire apparaître sur un écran.
Crédit :
ASM/B. Mollier
Objet virtuel
Si on intercale le miroir entre notre lampe et cet écran, la tache disparaît. Mais malgré le miroir, le faisceau semble converger vers cet écran, vers un point situé à l'arrière du miroir. Ce point est toujours notre objet, mais il est désormais virtuel, car situé en aval du système optique. On ne peut plus le toucher.
Image réelle
Le faisceau réfléchi par le miroir converge en un point 
. Si on place un écran au niveau de celui-ci, nous voyons s'y former une tache lumineuse. L'image est cette fois-ci réelle.
Soit un système optique quelconque. Le sens de propagation de la lumière nous permettra de définir l'espace en amont du système optique (avant que la lumière n'y rentre) et en aval (une fois qu'elle y est ressortie).
- Tout objet placé en amont de ce système est un objet réel. S'il est placé en aval, c'est un objet virtuel.
- Toute image placée en amont du système optique est virtuelle, on ne peut pas la voir sur un écran. Si elle est placée en aval du système, elle constitue une image réelle.
Crédit :
ASM/B. Mollier
- On l'a vu, l'image d'une bougie à travers un miroir est virtuelle, la bougie étant un objet réel.
- Un faisceau convergeant à l'arrière d'un miroir est un objet virtuel. Son image est réelle.
- Un poisson situé derrière la vitre d'un aquarium est un objet réel. Qu'en est-il de son image ?
En traçant le prolongement des rayons réfractés, on s'aperçoit que l'image est virtuelle, car située en amont du dioptre. On remarque cependant, qu'en traçant de nombreux rayons, tous ne convergent pas au même point, mais dans une petite zone. Par contre, la même expérience avec un miroir plan nous montre que tous les rayons convergent en un seul point. Nous venons de mettre le doigt sur la notion de stigmatisme, très importante en optique lorsqu'on cherche à obtenir des images nettes.
Reflet d'une bougie dans un miroir plan
La bougie est un objet réel pour le miroir. Son image est virtuelle car elle ne peut apparaître sur un écran.
Crédit :
ASM/B. Mollier
Formation d'un objet virtuel
Le point A est un objet virtuel pour le miroir. Il n'existe pas physiquement. Son image est réelle car on peut la faire apparaître sur un écran.
Crédit :
ASM/B. Mollier
Poisson dans un aquarium
Un poisson dans un aquarium constitue un objet réel pour le système optique "eau+vitre+air". Son image est par contre virtuelle. On ne peut pas la faire apparaître sur un écran.
Crédit :
ASM/B. Mollier
Poisson dans un aquarium : plus de rayons ?
Si on trace plusieurs rayons issus d'un même point (l'oeil par exemple), tous ne convergent par au même point. L'image du poisson est floue !
Crédit :
ASM/B. Mollier
Bougie à travers un miroir : Plus de rayons ?
Dans le cas du miroir plan, tous les rayons issus d'un même point de l'objet convergent en un même point de l'image. Celle-ci sera nette.
Crédit :
ASM/B. Mollier