Optique : la réflexion

Finalement je crois que pour continuer notre séquence optique, je vais me baser sur la progression trouvée dans un vieux livret accompagnant une boîte des années 70 : "Sciences futures optique". Comme tout est basé sur des expériences, je suis persuadée que les garçons vont être ravis. Il me reste à vérifier que j'ai bien le matériel pour me lancer !
Il semble que deux miroirs et un tube creux suffisent pour la première série d'expériences sur la réflexion de la lumière.
La première expérience consiste tout simplement à placer un miroir entre les lignes d'un texte placé à l'endroit , à l'envers, latéralement, puis à écrire un mot en face du miroir ... et à observer l'écriture renversée réfléchie.
On propose ensuite de faire quelques essais d'"écriture miroir".
Maintenant un petit jeu : le(s)quel(s) de ces trois hommes  ont peint leur propre portrait et le(s)quel(s) ont eu leur portait fait par un autre peintre ?

En général un peintre tient le pinceau dans sa main droite ; s'il est gaucher, on peut se fier à la position des boutonnières... Dans ce cas, seul le peintre à l'extrême gauche du croquis a fait son autoportrait ; il est droitier : la petite poche de sa blouse de travail est réellement à gauche ! Il s'agit donc d'une image renversée.
Ensuite, on nous propose la construction d'une lunette d'approche pour voir de côté, tout en semblant observer devant soi !

Par contre pour observer un texte écrit situé latéralement, et le voir à l'endroit, il faut améliorer notre dispositif avec un deuxième réflecteur (miroir) dans lequel on regardera l'image renversée du premier réflecteur : ainsi l'image doit apparaître de nouveau en position normale.

Mais si au lieu de la tenir de biais devant son visage, on veut utiliser la lunette verticalement et en hauteur et regarder sur le réflecteur inférieur pour observer derrière nous et par-dessus notre tête, tout est à nouveau à l'envers !

On fait un petit croquis pour démontrer comment les rayons sont déviés latéralement par les réflecteurs ; tout d'abord avec un seul miroir puis avec deux miroirs.
Ensuite on fait un deuxième croquis pour montrer comment les rayons sont déviés en hauteur par les deux miroirs.
A gauche on constate aisément comment il se fait que la lunette-lorgnette donne des images inversées si on la tient en position verticale.
A droite, on voit comment améliorer la lorgnette, pour que la lumière soit déviée tel que c'est le cas dans un périscope sous-marin.  







Miroir à équerre : Deux miroirs qui sont poussés l'un vers l'autre assez près pour que leurs bords se touchent, alors qu'ils se situent obliquement l'un par rapport à l'autre, sont désignés sous le nom de miroir à équerre ou miroir angulaire. Dans chacun de ces miroirs, on voit l'image reflétée de l'autre et naturellement aussi l'image inversée de tous les objets qui se reflètent dans l'autre miroir.
Si on regarde le point de contact de deux miroirs, le reflet sera toujours tel qu'il nous regardera que notre regard soit indifféremment dirigé dans le miroir à équerre par l'avant ou par le côté.

Sur le croquis ci-contre, on peut voir que les rayons lumineux tombant dans un miroir à équerre le quittent exactement dans la direction où ils sont venus. lorsque les rayons tombent obliquement, l'angle qu'ils forment avec la première surface du miroir est faible, et celui qu'ils forment avec la deuxième surface du miroir est grand. les angles au premier miroir deviennent plus grands et au deuxième plus faibles lorsque le rayon arrive plus par l'avant. Lorsqu'un rayon arrive très exactement de l'avant, les quatre angles sont de grandeurs égales.



 
Pour compléter cette première approche des phénomènes de réflexion quelques animations en ligne :  la propagation rectiligne de la lumière, les ombres,  réflexion sur les miroirs plans.