Transcription de vidéo
La réflexion spéculaire implique des rayons lumineux réfléchis par une surface plane, comme le montre le schéma. Le schéma montre quatre points - 𝐷, 𝐸, 𝐹 et 𝐺 – par lesquels les trois rayons lumineux 𝐴, 𝐵 et 𝐶 vont éventuellement passer après avoir été réfléchis. Lequel des points le rayon lumineux 𝐴 rencontre-t-il?
Dans cette première partie de la question, on nous demande de considérer le rayon de lumière 𝐴 et de déterminer lequel de ces quatre points - 𝐷, 𝐸, 𝐹 ou 𝐺 - le rayon de lumière rencontrera après avoir été réfléchi par cette surface. On nous dit dans la question que nous avons une réflexion spéculaire, ce qui signifie que les rayons lumineux sont réfléchis à partir d’une surface plane. Effectivement, si nous regardons le schéma, nous voyons que la surface est en effet bien plane.
Pour répondre à cette question, nous devons nous rappeler ce qui se passe lorsqu’un rayon de lumière est réfléchi. Supposons que nous ayons une surface plane. Nous pouvons tracer une ligne en pointillé qui est perpendiculaire à cette surface. C’est-à-dire qu’elle rencontre la surface avec un angle de 90 degrés. Cette ligne en pointillé est appelée normale à la surface. Supposons maintenant que nous avons un rayon de lumière qui est incident à la surface. Nous pouvons définir l’angle d’incidence de ce rayon lumineux comme l’angle entre le rayon incident et la normale à la surface. Nous appellerons cet angle d’incidence 𝜃 𝑖.
Lorsque le rayon lumineux est réfléchi par la surface, ce rayon réfléchi forme un angle par rapport à la normale, appelé angle de réflexion. Nous appellerons cet angle de réflexion 𝜃 𝑟. La loi de réflexion nous dit que lorsqu’un rayon de lumière est réfléchi de cette manière, l’angle d’incidence est égal à l’angle de réflexion. Si l’angle d’incidence est 𝜃 𝑖 et l’angle de réflexion est 𝜃 𝑟, alors la loi de réflexion dit que 𝜃 𝑖 est égal à 𝜃 𝑟.
Dans cette partie de la question, on nous demande de considérer ce qui arrive au rayon de lumière 𝐴. Nous allons donc commencer par prolonger le rayon lumineux 𝐴 jusqu’au point où il rencontre la surface. Rappelez-vous qu’en l’absence de tout obstacle, un rayon de lumière se déplace en ligne droite. Donc, en prolongeant le rayon de lumière 𝐴, nous voyons qu’il rencontre la surface en ce point ici. Nous voulons connaître l’angle avec lequel ce rayon est réfléchi. Et pour le trouver, nous pouvons utiliser la loi de réflexion.
Mais d’abord, nous devons déterminer l’angle d’incidence. Alors dessinons la normale à la surface au point où le rayon lumineux 𝐴 le rencontre. L’angle d’incidence, 𝜃 𝑖, est donc l’angle entre ce rayon incident et la normale à la surface. Dans ce cas, si nous mesurons cet angle d’incidence, nous constatons qu’il est approximativement égal à 40 degrés. La loi de réflexion nous dit alors que l’angle de réflexion sera égal à cet angle d’incidence. Cela signifie que pour trouver la direction dans laquelle ce rayon est réfléchi, nous devons mesurer ce même angle, d’environ 40 degrés, de l’autre côté de la normale.
Une fois que nous avons mesuré cet angle, nous pouvons alors dessiner la trajectoire de ce rayon réfléchi. Le prolongement de ce rayon montre qu’il passe par le point 𝐸. Et donc notre réponse à cette première partie de la question est que le rayon lumineux 𝐴 passera par le point 𝐸.
Bon, regardons maintenant la deuxième partie de la question.
Lequel des points le rayon lumineux 𝐵 rencontre-t-il?
Cette deuxième partie de la question nous demande de faire la même chose que ce que nous venons de faire pour le rayon de lumière 𝐴 mais maintenant pour le rayon de lumière 𝐵. Le procédure sera exactement le même que ce que nous venons de faire pour le rayon de lumière 𝐴. Nous allons donc prolonger le rayon lumineux 𝐵 jusqu’à ce qu’il rencontre la surface et utiliser la normale à la surface en ce point afin de déterminer l’angle d’incidence. Ensuite, nous ferons appel à la loi de la réflexion afin de nous indiquer la direction du rayon réfléchi. En prolongeant le rayon de lumière 𝐵, nous voyons qu’il rencontre la surface en ce point ici.
Nous pouvons tracer la normale à la surface en ce point et marquer sur notre schéma l’angle d’incidence 𝜃 𝑖. Nous pouvons mesurer l’angle d’incidence, environ 35 degrés. Ensuite, en faisant appel à notre loi de réflexion, nous pouvons dessiner le rayon réfléchi avec un angle de réflexion de 35 degrés également. En prolongeant ce rayon réfléchi, on voit qu’il passe par le point 𝐷. Notre réponse à la deuxième partie de la question est donc que le rayon de lumière 𝐵 passera par le point 𝐷.
Enfin, regardons la troisième partie de la question.
Lequel des points le rayon lumineux 𝐶 rencontre-t-il?
Alors maintenant, nous allons faire la même chose mais cette fois pour le rayon de lumière 𝐶. Tout d’abord, nous prolongeons le rayon lumineux 𝐶 jusqu’au point où il rencontre la surface. Nous constatons que le rayon rencontre la surface en ce point ici. Maintenant, dessinons la normale à la surface en ce point. Nous pouvons ajouter l’angle d’incidence du rayon de lumière 𝐶 à notre schéma. En mesurant cet angle, nous constatons qu’il est approximativement égal à 55 degrés. Alors dessinons le rayon réfléchi avec le même angle de l’autre côté de la normale. En étendant le rayon réfléchi, on voit qu’il passe par le point 𝐺. Donc, notre réponse à cette dernière partie de la question est que le rayon lumineux 𝐶 passe par le point 𝐺.
