TP P01 : Image donnée par un miroir plan – Loi de la réflexion
1) Image d’une tête d’épingle au travers d’un miroir.
Au milieu d’une feuille de format A4, placer un miroir perpendiculairement à la table et piquer sur la feuille, une épingle verticalement, devant le miroir. Observer.
Marquer sur la feuille A4 la position du miroir et de l’épingle ( c'est l’objet )
A votre avis, où est l’image de la tête de l’épingle donnée par le miroir ? Pouvez-vous marquer sa position à l’aide d’une épingle ou d'un stylo ( si besoin demander un stylo spécial si vous voulez écrire sur le miroir)?
Changez plusieurs fois de position et regarder si l'image ainsi que l'emplacement où vous l'aviez repérée sont observables à chaque fois. Conclure.
2) Expérience de la bougie
Afin s'avoir une idée un peu plus précise de la localisation de l'image d'un objet donnée par un miroir, on place deux bougies de part et d'autre d'une vitre. On allume celle située auprès de nous et on observe son image à travers le vitre ( une partie de la lumière est réfléchie comme avec le miroir).
Où semble se situer l'image ?
Déplacer alors la bougie demeurée éteinte de manière à ce qu'elle coïncide avec l'image de la bougie allumée ( la bougie éteinte semble alors allumée).
Repérer la position de l'objet et de son image. Que remarquez-vous?
3) Localisation de l’image de la tête de l’épingle.
Afin de déterminer la position de l’image de la tête d’épingle, on va utiliser une méthode par visée. Elle consiste à matérialiser les rayons lumineux issus de l’image et atteignant l’œil. Un rayon lumineux sera matérialisé par des têtes d’épingles piquées sur la feuille.
Repérer au crayon la position de l'objet et du miroir.
Piquer les épingles permettant de tracer au moins trois rayons venant de l’image sur la feuille.
I. Graphiquement en déduire la position de l’image par rapport à l’objet.
II. Que peut-on dire la position de l’objet et de son image par rapport au miroir ?
III. Pour les trois rayons tracés précédemment, tracer le chemin réel suivi par la lumière (indiquer le sens de propagation de la lumière).
4) Image réelle ou virtuelle ?
Compléter les deux schémas identiques où figurent l’objet, le miroir, les rayons et l’œil observant l’image de l’objet.
Représenter sur l’un d’eux le chemin imaginé par l’œil (schéma 1) puis sur l’autre le chemin réel suivi par la lumière (schéma 2).
Une image d’un objet au travers d’un système optique est réelle si des rayons de lumière sont issus de l’image, dans le cas contraire l ‘image est virtuelle. Comment est l’image dans le cas du miroir ?
5) Dimension de l’image.
Sur une autre feuille de papier A4, planter deux épingles. L’objet sera le segment qui joint les pieds notés A et B des deux épingles.
Approcher puis éloigner le miroir de l’objet. La dimension de l’image, donnée par le miroir, dépend-elle de celle de l’objet ? Argumentez votre réponse par une construction graphique en cherchant l’image A’ et B’ des points A et B.
6) Les lois de la réflexion.
Rappeler la définition de l’angle d’incidence « i » vue en seconde.
En déduire celle de l’angle de réflexion « i’ ».
Les faire apparaître sur le schéma 2 obtenu au 4°)
En déduire la relation entre « i » et « i’ » (mesurer leurs valeurs pour chacun des trois rayons).
7) Vérification de la loi des angles.
En utilisant le discoptic situé au bureau, vérifier la relation établie ci-dessus.
f e u i l l e A 3
f e u i l l e A 3
f e u i l l e A 3 s c h é m a 1
s c h é m a 2
s c h é m a 3
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