Pourquoi certains miroirs nous font paraître différents ou nous déforment ? La physique de la réflexion

Alexis Tremblay
Alexis Tremblay

Souvent, lorsque nous nous trouvons devant un miroir que nous n'utilisons pas régulièrement, nous sommes émerveillés – positivement ou négativement – par l'image réfléchie que nous voyons de nous-mêmes. En fait, il nous semble que c'est plus trapu ou plus mince par rapport à l’image que nous voyons habituellement dans notre miroir à la maison. Cet effet peut être dû à facteurs psychologiques qui trompent la perception que nous avons de nous-mêmes, mais ce n'est pas le sujet que nous aborderons dans cet article. D'un point de vue purement physique, certains miroirs se déforment car ils présentent un léger courbure vers nous (miroirs convexes) ou dans le sens inverse (miroirs concaves), modifiant les proportions du corps et du visage. Le miroirs platsen effet, produisent une image qui, dans sa forme et ses proportions, est identique à l'objet devant le miroir, tandis que le miroirs incurvésselon qu'elles sont concaves ou convexes, la forme et la taille des images changent.

Comment fonctionnent les miroirs plats

Comme nous le savons, le miroirs Je suis surfaces fait de matériaux capables de refléter complètement les rayons de lumière et qui nous permettent donc de observe notre image et le contexte qui l'entoure.

reflet dans le miroir

Les miroirs couramment utilisés que nous avons simplement à la maison sont des miroirs plats, c'est-à-dire qu'ils n'ont pas de courbure. Cela fait que l'image que nous voyons n'en est qu'une copie exacte de nous-mêmes, placé « derrière » le miroir à la même distance que nous. Un tel phénomène est compréhensible grâce à loi de la réflexionselon lequel chaque rayon est réfléchi par le miroir avec un angle égal àangle d'incidence.

Image
Loi de la réflexion : le rayon incident (à gauche) et le reflet (à droite) ont la même inclinaison par rapport à la droite perpendiculaire aux miroirs (en l'occurrence 60°). Crédits : Zátonyi Sándor (ifj.), CC BY–SA 3.0, via Wikimedia Commons.

Pour trouver géométriquement l'image réfléchie d'un point quelconque, c'est tout ce dont nous avons besoin prolonger les lignes droites des rayons réfléchis comme dans la figure ci-dessous. Comme nous le voyons, ces extensions converger vers un point de rencontre unique, qui est précisément leimage réfléchie du point en question.

Lois de la réflexion sur le miroir plat
Crédits : MikeRun.

Comment fonctionnent les miroirs incurvés

La loi de réflexion de Descartes est valable même si la surface du miroir est courbe au lieu d'être plate : les rayons sont toujours réfléchis avec un angle égal à celui d'incidence. Mais comme le miroir est courbé, l'image produite ne sera plus identique à l'objet : les proportions changeront en fonction de l'objet. courbure du miroir et à quelle distance nous sommes du miroir.

reflet de miroir incurvé déformé

Certains miroirs sont délibérément fabriqués avec des courbures plus ou moins accentuées précisément dans le but de élargir ou rétrécir le champ de visioncomme par exemple le rétroviseurs de voitures ou rétroviseurs routiers présents à certaines intersections.

rétroviseur convexe

Miroirs concaves

Le miroirs concaves je réfléchis rayons de lumière parallèles à l'axe optique donc convergentc'est-à-dire vers un seul point dit feu.

miroir concave réfléchi rayons de feu parallèles
Crédits : WiredAlexandria.

En fonction du nôtre position que nous avons par rapport au feu, il y aura deux comportements différents :

  • si nous nous rencontrons entre lui miroir et feu notre image résultera droit et élargi;
  • si nous sommes plutôt au-delà du feu notre image résultera à l'envers et rétréci;
miroirs concaves distance du foyer

Pour essayer cet effet, utilisez n'importe quel cuillerée à soupe c'est assez réfléchissant et suffisamment grande (par exemple une louche à soupe) : en regardant notre image nous le verrons reflété dans la cavité de la cuillère renversé. En nous rapprochant très près jusqu’à presque toucher la cuillère, nous verrons plutôt une image agrandie de notre œil.

miroir grossissant de salle de bain convexe

C'est le mécanisme utilisé par fentes d'agrandissement utilisées dans la salle de bain. Il faut garder à l’esprit que plus un miroir est convexe, plus sa focalisation sera proche de sa surface. Cela signifie qu’un miroir très courbé produira un grossissement important, mais seulement si nous sommes à une distance très proche.

Miroirs convexes

miroir convexe rayons parallèles
Crédits : WiredAlexandria.

Contrairement aux miroirs concaves, les miroirs convexes sont divergent: les rayons réfléchis s'éloignent les uns des autres, comme s'ils provenaient d'un point – dit toujours feu – qui se trouve derrière le miroir. Ce comportement produit unimage droite et rétréciece qui permet aux miroirs concaves de élargir le champ de vision: ce que nous voyons est une image grand angle.

diagramme de rayon miroir convexe

Un exemple parfait pour comprendre cet effet est celui de rétroviseurs routiers présents dans les angles morts des intersections, qui nous permettent de voir les voitures arrivant de différentes directions.

rétroviseurs routiers convexes à image grand angle

Dans ce cas également, si nous voulons expérimenter directement le reflet d'un miroir convexe, nous pouvons le tenir cuillerée à soupe qu'avant mais cette fois avec le « ventre » dirigé dans notre direction. Nous verrons que notre image sera réduite au profit d’une vision plus large de la pièce qui nous entoure.

réflexe de cuillère convexe