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Vidéo de la leçon : Miroirs Sciences

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire l’image d’un objet formé par un miroir plan.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire l’image d’un objet formé dans un miroir plan.

Avant d’évoquer les images, voyons ce qu’est un miroir plan. Dans ce cas, le mot « plan » désigne une surface plane. Parmi ces deux miroirs, celui-ci est plat, mais celui-ci ne l’est pas. Par conséquent, le miroir de gauche n’est pas un miroir plan. Pour savoir avec certitude si un miroir est plan, il suffit de le regarder de côté. Vu de côté, si le bord d’un miroir est une droite comme celle-ci, alors le miroir est plat, et est donc un miroir plan.

Un miroir peut avoir n’importe quelle forme tout en étant un miroir plan. Le miroir peut être, par exemple, un cercle ou un hexagone ou avoir toute autre forme quelconque. Tant que le miroir est plat en vue de côté, il s’agit d’un miroir plan. D’autre part, la raison pour laquelle les miroirs sont utiles est parce qu’ils réfléchissent la lumière. Si l’on place un objet devant un miroir, alors la lumière provenant de l’objet rebondira sur le miroir et formera ce qu’on appelle une image. Voici ici l’objet. Cet objet existe concrètement dans un espace réel en trois dimensions. Et voici l’image de cet objet, comme on le voit dans le miroir.

L’image n’est pas réelle. Elle n’est qu’une représentation de notre objet. Pour comprendre comment cela fonctionne, imaginons que l’on observe notre miroir et notre objet en vue de côté. Voici donc notre miroir plan. Et voici l’objet situé devant le miroir. Pour que l’image de cet objet soit observée dans le miroir, elle doit être vue par un observateur. Admettons que l’on place notre œil ici, et que l’on regarde le miroir selon cette direction. On va alors observer une image de cet objet. Comme on l’a dit auparavant, on peut observer cette image car la lumière se reflète sur le miroir. Les rayons lumineux provenant de chaque point de l’objet rebondissent sur le miroir et atteignent notre œil.

À présent, remarquons quelque chose très intéressante. Lorsque notre œil perçoit ces rayons lumineux, il ne sait pas qu’ils sont réfléchis par le miroir. Notre œil interprète que ces rayons se propagent dans la même direction de façon ininterrompue. Notre œil suit le tracé de ces rayons et observe ainsi une image de l’objet. Ici, on peut énoncer deux faits notables au sujet des images formées par les miroirs plans. Premièrement, ces images ont la même taille que l’objet. Elles ne sont en aucun cas plus grandes, plus petites ou de forme différente. Deuxièmement, si on mesure la distance du miroir à l’objet et la distance du miroir à l’image, on obtient que ces distances sont les mêmes. Pour un miroir plan, les images formées sur le miroir semblent être aussi éloignées derrière le miroir que l’objet se situe en avant de celui-ci.

Par ailleurs, rappelons encore que l’objet est réel - il existe vraiment – alors que l’image n’existe pas. Si le miroir plan était accroché au mur, par exemple, on saurait très bien qu’aucune image sur le miroir ne pourrait réellement exister derrière le mur, ce qui démontre que même si l’on peut voir l’image dans le miroir, elle n’existe pas vraiment, contrairement à l’objet.

Jusqu’à présent, on a vu le cas d’un objet simple, reflété dans un miroir. Or, imaginons à présent que l’on attache un bloc vert à l’arrière du bloc orange utilisé jusque-là. Vu de côté, notre objet ressemblerait maintenant à ceci. L’image de notre nouvel objet ressemblerait alors à ceci. On note que sur notre objet, le bloc vert est devant et le bloc orange est derrière. Mais sur l’image, ceci est inversé. Ceci s’explique par la façon dont la lumière se réfléchit sur le miroir. La partie de l’objet la plus proche du miroir, la partie orange, est réfléchie telle qu’elle apparaît étant comme le recto de l’image. Et la partie de l’objet la plus éloignée du miroir, la partie verte, apparaît comme étant l’arrière de l’image de cet objet. Cet effet est connu sous le nom d’inversion avant-arrière. Il permet de définir comment un objet et son image dans un miroir plan apparaissent différemment. Maintenant que l’on a vu ces notions au sujet des miroirs plans, étudions quelques exemples.

Lequel des miroirs illustrés ici est un miroir plan ? (A) Miroir A, (B) Miroir B.

Un miroir plan est un miroir dont la surface est plate. Il n’y a pas de courbure ou de lignes arrondies à la surface d’un miroir plan. On remarque que le miroir B est courbe et ne peut donc pas être un miroir plan, mais le miroir A n’est pas courbe. Ce miroir est plat. Parmi ces deux miroirs, le miroir A est un miroir plan.

Voyons un autre exemple.

La lumière d’un objet est réfléchie par un miroir plan. Le miroir produit une image de l’objet. Lequel des énoncés suivants décrit correctement la relation entre la taille de l’objet et de son image ? (A) L’image est plus grande que l’objet. (B) L’image est plus petite que l’objet. (C) L’image a la même taille que l’objet.

Pour déterminer quelle réponse est juste, imaginons que l’on observe un miroir plan de côté. Puisque le miroir est plan, selon cette perspective, il ressemblera à une droite. Si un objet est placé devant le miroir et qu’un observateur regarde le miroir, alors cet observateur verra la lumière de l’objet après que celle-ci ait rebondi sur le miroir. En prolongeant ces rayons de lumière réfléchis vers l’arrière, l’observateur peut voir une image de l’objet. Notre question est de savoir si cette image est plus grande, plus petite ou de même taille que l’objet. Puisque nous avons ici un miroir plan, c’est-à-dire un miroir plat, il réfléchira toujours la lumière de sorte que la taille de l’image corresponde à la taille de l’objet. Autrement dit, l’image et l’objet auront la même taille. Si notre miroir n’était pas un miroir plan, il pourrait réfléchir la lumière de sorte que l’image n’ait pas la même taille que l’objet. Mais puisqu’il est ici plan, objet et image ont la même taille.

Voyons maintenant un autre exemple.

Un objet est situé à un mètre devant un miroir plan. La lumière provenant de l’objet est réfléchie par le miroir plan qui produit une image de l’objet. Lequel des énoncés suivants qualifie correctement la distance entre l’image et le miroir ? (A) Moins d’un mètre, (B) Un mètre, (C) Plus d’un mètre.

Commençons par tracer un schéma. Disons que ceci est un miroir plan vu de côté, et voici un objet. Et l’objet est à une distance d’un mètre du miroir. La lumière provenant de l’objet est réfléchie par le miroir. Ces rayons lumineux réfléchis, lorsqu’ils sont prolongés vers l’arrière, forment une image. Elle correspond à l’image de l’objet. Puisque le miroir est un miroir plan, la distance entre le miroir et l’image est la même que la distance entre le miroir et l’objet. Dans ce cas, il s’agit d’un mètre. Pour un miroir plan, il est toujours vrai que la distance entre le miroir et l’objet est égale à la distance entre le miroir et l’image.

Voyons maintenant un dernier exemple.

La lumière d’un objet est réfléchie par un miroir plan. Le miroir produit une image de l’objet. Laquelle des figures suivantes illustre correctement l’image et l’objet ?

De notre point de vue, l’objet ressemble à ceci, un bloc rouge devant un bloc bleu. Ces propositions montrent différentes images de cet objet dans le miroir. Dans la réponse (A), l’image a le bloc rouge devant et le bloc bleu derrière. Ceci est inversé dans la réponse (B). Ici, le bloc bleu est devant et le rouge est derrière. Quelle réponse (A) ou (B), illustre alors correctement l’image de cet objet ? Pour répondre à la question, on peut se rappeler que dans les miroirs plans, les images subissent ce qu’on appelle une inversion avant-arrière.

Si on prend un miroir plan vu de côté, il ressemble à une simple ligne plate. Dans ce cas, notre objet ressemblerait à ceci, la partie bleue étant plus proche du miroir que la partie rouge. L’inversion avant-arrière signifie que lorsqu’une image de cet objet est formée, elle apparaîtra inversée de l’avant vers l’arrière. Autrement dit, pour notre objet, la partie bleue est à droite, mais sur l’image, la partie bleue est à gauche. Cela s’appelle malgré tout l’inversion avant-arrière, car on regarde généralement un objet comme celui-ci tel que ce qu’on appelle l’avant de l’objet, dans ce cas la partie rouge, devienne alors le dos de notre image.

On remarque que dans la réponse (A), cette inversion avant-arrière ne se produit pas. Dans ce cas, le recto de notre objet est rouge et le recto de notre image est également rouge. La réponse (A) n’affiche donc pas cette inversion, qui se produit pourtant en réalité. On choisira donc la réponse (B). Cette figure illustre correctement un objet et l’image de cet objet dans un miroir plan.

Pour terminer cette leçon, résumons quelques points clés. Dans cette vidéo, nous avons appris qu’un miroir plan est une surface plane qui réfléchit la lumière. L’image d’un objet dans un miroir plan a la même taille que l’objet. De plus, la distance entre l’objet et le miroir est la même que la distance entre l’image et le miroir. Pour finir, on a vu que lorsque l’on a un objet en trois dimensions, l’image de cet objet dans un miroir plan est inversée d’avant en arrière. Ceci s’explique par la façon dont la lumière provient de l’objet puis se réfléchit sur le miroir. Ceci résume ce que sont les miroirs.

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