Visibilit´ e d’un objet et r´ eflexion de la lumi` ere
I. Sources lumineuses et milieux de propagation
1) Les sources lumineuses
Si on allume une source de lumi`ere telle qu’une lampe, on peut voir la lampe et les objets voisins car ces corps ´emettent de la lumi`eres atteignant nos yeux.
Les objets produisant eux-mˆemes de la lumi`ere (comme les ´etoiles, les lampes, etc.) qu’ils ´emettent sont des sources primaires de lumi`ere.
La plupart des corps diffusent une partie de la lumi`ere qu’ils re¸coivent (et absorbent l’autre partie), la ren- voyant dans toutes les directions, et sont des sources secondaires de lumi`ere.
2) Milieux de propagation dits transparents et opaques
La lumi`ere n’est pas visible directement, mais peut ˆetre visualis´ee `a l’aide de fines particules telles que les poussi`eres, les fum´ees ou les gouttelettes d’eau qui la diffusent vers nos yeux.
Un milieu est dittransparent si la lumi`ere issue de l’objet peut le traverser avant de parvenir `a nos yeux.
C’est le cas du vide ou de l’air.
La vitesse de propagation de la lumi`ere dans le vide vaut c = 299 792 458 m.s-1. Elle est approximativement du mˆeme ordre de grandeur dans l’air. En revanche, elle est plus faible dans les autres milieux transparents.
La plupart des corps sont opaques, c’est-`a-dire qu’ils ne laissent pas la lumi`ere les traverser. Ainsi, ils ab- sorbent une partie de la lumi`ere et diffusent le reste.
3) Propagation rectiligne de la lumi`ere
Tout objet visible par l’oeil ´emet de la lumi`ere. C’est un objet lumineux.
Principe de propagation rectiligne
Dans un milieu transparent et homog`ene, la lumi`ere provenant d’une source ponctuelle se propage en ligne droite.
On appelle rayon lumineux le trajet suivit par la lumi`ere depuis un point d’un objet lumineux.
Limite de ce principe : si on diminue l’ouverture du diaphragme limitant un pinceau lumineux `a moins de 1/10`eme de millim`etre, les rayons lumineux sont diffract´es. Le trou du diaphragme joue alors le rˆole de source lumineuse. ce ph´enom`ene sera introduit en terminale.
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II. Formation d’une image par r´eflexion et lois de Descartes
1) R´eflexion de la lumi`ere :
Un faisceau lumineux arrivant sur un obstacle ayant une surface polie est renvoy´e dans une direction pri- vil´egi´ee : on dit qu’il est r´efl´echi.
2) Lois de la r´eflexion dites de Descartes
On appelle plan d’incidence le plan d´efini par la normale `a la surface r´efl´echissante et le rayon incident (voir le sch´ema suivant).
Lois :
Le rayon r´efl´echi appartient au plan d’incidence ;
L’angle de r´eflexion est ´egal `a l’angle d’incidence (i = i’).
Principe du retour inverse de la lumi`ere: dans tout syst`eme optique, le chemin suivi par la lumi`ere est ind´ependant du sens de sa propagation.
3) Le miroir plan
i) D´efinition:
Un miroir plan est une surface plane, qui r´efl´echit quasi-totalement la lumi`ere re¸cue. Les miroirs utilis´es couramment sont des lames de verre dont la face post´erieure est argent´ee (on parle de tain).
ii) Image donn´ee par un miroir plan:
A’ est le sym´etrique orthogonal de A par rapport au miroir. Le miroir donne donc une image sym´etrique de
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l’objet par rapport au plan r´efl´echissant.
L’image A’B’ a les mˆeme dimensions que l’objet AB (A’B’ = AB).
Un miroir plan donne d’un objet une image sym´etrique de l’objet par raport au miroir, de mˆeme grandeur que l’objet.
iii) Champ d’un miroir plan :
Le champ d’un miroir est la portion d’espace qu’un oeil, plac´e dans une position d´etermin´ee, peut voir par r´eflexion.
La portion d’espace est situ´ee `a l’int´erieur du volume d´elimit´e par les demi-droites issues de O’, image de O dans le miroir, qui s’appuient sur le contour de celui-ci.
Il d´epend de la forme et des dimensions du miroir et de la position de l’oeil par rapport `a lui (lorsque l’œil se rapporche du miroir, le champ s’´elargit).
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