🪞 Les miroirs sphériques
Le dos d'une cuillère te rapetisse, son creux te met la tête en bas, et le miroir de la salle de bains grossit tes pores sans pitié : bienvenue chez les miroirs sphériques ! Déplace l'objet, passe du concave au convexe, élargis le faisceau jusqu'à ce que l'image devienne floue… puis monte à bord du télescope de Newton.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Le rayon rouge, parallèle à l'axe, repart en passant par le foyer F, au milieu du segment [SC]. Le rayon violet, qui passe par le centre C, frappe le miroir perpendiculairement et revient sur lui-même.
- Avec le miroir concave, un objet placé avant F donne une image réelle et renversée, devant le miroir : on pourrait la recueillir sur un écran. Placé en C, il donne une image de même taille, en C lui aussi.
- Entre F et S, les rayons réfléchis s'écartent : leurs prolongements se croisent derrière le miroir. L'image est virtuelle, droite et agrandie : c'est le miroir de maquillage.
- Le miroir convexe donne toujours une image virtuelle, droite et réduite, et il « voit » très large : c'est le rétroviseur.
- Avec la vraie sphère et un faisceau large, les rayons du bord coupent l'axe plus près du miroir que F : l'image devient floue. C'est l'aberration de sphéricité, que supprime un miroir parabolique.
Expériences à faire
- Approche l'objet du miroir concave depuis très loin : où se trouve l'image quand l'objet passe en C ? Et quand il passe en F ?
- Passe au miroir convexe et déplace l'objet partout : arrives-tu à obtenir une image réelle ?
- Clique sur « Rétroviseur » : l'image est-elle plus grande ou plus petite que l'objet ? Pourquoi ce choix est-il malin pour conduire ?
- Dans l'expérience « miroir très ouvert », double la hauteur du faisceau : l'aberration Δ est-elle multipliée par 2 ou par 4 ?
- Coche le miroir parabolique : que deviennent les rayons du bord ? Puis, dans le télescope de Newton, mets les valeurs de ton propre télescope (D, f, oculaire) : quel grossissement obtiens-tu ?
La physique derrière l'animation
- Un miroir sphérique est défini par son sommet S et son centre C. Son foyer F est au milieu de [SC] : = /2. Avec l'axe orienté dans le sens de la lumière incidente, < 0 pour un miroir concave et > 0 pour un miroir convexe.
- Relation de conjugaison (origine au sommet) : 1/ + 1/ = 2/ = 1/. Grandissement : γ = / = −/.
- L'image est réelle si elle se forme devant le miroir ( < 0), virtuelle si elle se forme derrière. Pour un objet en C ( = ), on trouve = et γ = −1.
- Ces formules supposent l'approximation de Gauss : rayons peu inclinés et proches de l'axe. Le miroir est alors stigmatique (un point donne un point) et on le représente par son plan tangent en S.
- Sans cette approximation, un rayon parallèle à l'axe à la hauteur h coupe l'axe à la distance R/(2 cos θ) du centre, avec sin θ = h/R : plus le rayon est haut, plus il coupe l'axe près du miroir. Un miroir parabolique envoie au contraire tous les rayons parallèles à l'axe exactement en F : c'est le choix des télescopes et des antennes.
D'autres animations
Le niveau sonore et les décibels
Approche-toi d'une enceinte de concert ou d'un avion, ajoute des sources, éloigne-toi : décibels, intensité sonore et seuils de danger.
Manipuler →L'image dans un miroir plan
Suis le trajet de la lumière sur un miroir plan : réflexion, image virtuelle, champ de vision… et le miroir qu'il faut pour se voir en entier.
Manipuler →Spectres d'émission et d'absorption
Lampes à hydrogène, sodium, néon… et étoile mystère : compare raies d'émission et raies d'absorption pour identifier les éléments.
Manipuler →Et maintenant, on passe aux choses sérieuses ? 😉
ExpoSinus est un site d'éducation : les jeux et les articles sont là pour donner envie, les cours et les exercices pour progresser vraiment.