Miroirs Sphériques
Un miroir sphérique est un miroir qui a la forme d'une pièce découpée dans une surface de verre sphérique . La surface sur laquelle s'effectue l'argenture s'appelle la surface argentée et la réflexion de la lumière s'effectue à partir de l'autre surface qui s'appelle la surface réfléchissante.
\(\stackrel\frown{AC}\) une partie de la sphère creuse fait un miroir convexe et \(\stackrel\frown{BD}\) une partie de la sphère creuse fait un miroir concave
Le miroir concave est fabriqué en argenté la surface extérieure de la sphère creuse de sorte que la réflexion se produise à partir de la surface creuse ou concave.
Le miroir convexe est fabriqué en argenté la surface intérieure de sorte que la réflexion se produise à partir de la surface extérieure ou bombée.
Pôle | Le centre géométrique de la surface sphérique du miroir. Il est représenté par P. |
Centre de courbure | Le centre de courbure du miroir est le centre de la sphère dont le miroir fait partie. Il est représenté par C. |
Rayon de courbure | C'est le rayon de la sphère dont le miroir fait partie. Il est représenté par R. |
Axe principal | Droite joignant le pôle et le centre de courbure. La ligne PC dans la figure ci-dessous représente l'axe principal. Il peut s'étendre de part et d'autre du poteau. |
Comprenons maintenant comment les rayons lumineux sont réfléchis par le miroir concave et convexe.
Les deux miroirs réfléchissent la lumière selon les lois de la réflexion, c'est-à-dire que l'angle d'incidence (i) est égal à l'angle de réflexion (r).
Lorsque des rayons lumineux tombent sur un miroir sphérique parallèle à l'axe principal , les rayons sont réfléchis suivant les lois de réflexion, \(\angle i = \angle r\) . La normale au point d'incidence est obtenue en joignant ce point au centre de courbure C. Les rayons réfléchis dans le cas du miroir concave se rejoignent au point F sur l'axe principal. Ce point s'appelle le foyer du miroir concave . Dans le cas d'un miroir convexe, les rayons réfléchis ne se rencontrent en aucun point, mais ils paraissent provenir d'un point F sur l'axe principal, ce point est appelé foyer du miroir convexe. Le focus est représenté par la lettre F.
Distance focale : la distance du foyer au pôle du miroir est appelée la distance focale du miroir. La distance focale dans la figure ci-dessus est la distance PF.
f = FP
La distance focale (f) est la moitié du rayon de courbure.
\(f = \frac{1} {2}R\)
IMAGES FORMÉES PAR UN MIROIR SPHÉRIQUE
Pour construire l'image d'un objet due à la réflexion par un miroir sphérique, considérons trois rayons :
1) Rayon parallèle à l'axe principal, après réflexion, passe par le foyer dans le cas d'un miroir concave ou semble provenir du foyer dans le cas d'un miroir convexe.
2) Le rayon passant par le centre de courbure est incident normalement sur le miroir sphérique, donc les rayons sont réfléchis le long de son propre chemin.
3) Le rayon passant par le foyer dans le cas d'un miroir concave ou semble passer par le foyer dans le cas d'un miroir convexe est réfléchi parallèlement à l'axe principal.
Image réelle et virtuelle : Une image réelle est formée lorsque les rayons réfléchis se rencontrent réellement en un point. Il est inversé et peut être obtenu sur l'écran. Une image virtuelle se forme lorsque les rayons réfléchis se rencontrent en les produisant à l'envers. Il est dressé et ne peut pas être obtenu sur l'écran.
Diagramme des rayons | spécification |
Position de l'objet : A l'infini Position de l'image : Au foyer(F) Nature de l'image : Réelle, inversée et diminuée | |
Position de l'objet : Au delà du centre de courbure(C) Position de l'image : Entre le foyer(F) et le centre de courbure(C) Nature de l'image : Réelle, inversée et plus petite que l'objet | |
Position de l'objet : Au centre de courbure(C) Position de l'image : Au centre de la courbure(C) Nature de l'image : Réelle inversée et de même taille | |
Position de l'objet : Entre le centre de courbure(C) et le foyer(F) Position de l'image : Au delà du centre de courbure(C) Nature de l'image : Réelle, inversée et plus grande que l'objet | |
Position de l'objet : Au foyer(F) Position de l'image : Infini Nature de l'image : Réelle, inversée et fortement agrandie | |
Position de l'objet : Entre le foyer(F) et le pôle(P) Position de l'image : Derrière le miroir Nature de l'image : Virtuelle, dressée et agrandie |
Diagramme de rayon | spécification |
Position de l'objet : A l'infini Position de l'image : au point Nature de l'image : Diminuée à un point, virtuelle et droite | |
Position de l'objet : En tout autre point Position de l'image : entre le foyer et le pôle Nature de l'image : Diminuée, virtuelle et debout |
1. Pour trouver le foyer du miroir concave :
Prenez un miroir concave et tenez-le de manière à ce qu'il soit face au soleil. Placez maintenant un morceau de papier devant lui et ajustez sa distance par rapport au miroir de sorte qu'une très petite image du soleil soit vue sur le papier. Gardez-le pendant un certain temps et vous remarquerez que le papier se carbonise à ce stade. Ce point est le foyer du miroir concave.
2. Prenez une cuillère en acier poli. La surface intérieure de la cuillère est courbée vers l'intérieur et a une forme concave tandis que la surface extérieure est courbée vers l'extérieur et a une forme convexe. Tenez la cuillère de sorte que la surface intérieure soit tournée vers vous. Maintenant, éloignez la cuillère de vous et vous remarquerez que l'image s'inverse. Cela montre la formation de l'image dans un miroir concave. Tenez maintenant la cuillère avec la surface extérieure vers votre visage. Observez maintenant l'image. Vous observerez que l'image est droite mais diminuée et lorsque vous éloignez la cuillère de vous, l'image reste diminuée et droite. Cela montre la formation de l'image dans un miroir convexe.