Lumière et réflexion

1. Qu'est-ce que la lumière et comment se propage-t-elle ?

La lumière est une forme d'énergie émise par une source (le soleil, une lampe, une bougie). Elle se propage en ligne droite dans un milieu transparent et homogène comme l'air. On représente son trajet par un rayon lumineux, dessiné avec une flèche indiquant le sens de propagation.

Quand un rayon lumineux rencontre une surface (miroir, eau calme, métal poli), deux choses peuvent se produire : une partie de la lumière peut être absorbée, et une autre partie repart dans le milieu de départ. C'est ce retour de la lumière qu'on appelle la réflexion.

2. Le vocabulaire indispensable

Pour bien comprendre la réflexion, il faut connaître ces mots-clés :

• Rayon incident : le rayon lumineux qui arrive sur la surface réfléchissante.
• Rayon réfléchi : le rayon qui repart après avoir touché la surface.
• Point d'incidence (I) : le point exact où le rayon incident touche la surface.
• Normale : la droite perpendiculaire à la surface au point d'incidence (elle forme un angle de 90° avec le miroir).
• Angle d'incidence (i) : l'angle entre le rayon incident et la normale.
• Angle de réflexion (r) : l'angle entre le rayon réfléchi et la normale.

3. Les deux lois de la réflexion

Loi 1 : Le rayon incident, la normale et le rayon réfléchi appartiennent tous au même plan.

Loi 2 : L'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence : r = i

Cette égalité est la règle d'or de la réflexion. Si un rayon arrive avec un angle de 30° par rapport à la normale, il repartira aussi avec un angle de 30°, mais de l'autre côté de la normale.

Méthode pour tracer un rayon réfléchi

Étape 1 : Trace la surface réfléchissante (le miroir). Étape 2 : Trace la normale (perpendiculaire au miroir) au point d'incidence I. Étape 3 : Mesure l'angle d'incidence i entre le rayon incident et la normale, à l'aide d'un rapporteur. Étape 4 : Reporte ce même angle i de l'autre côté de la normale : tu obtiens l'angle de réflexion r = i. Étape 5 : Trace le rayon réfléchi.

4. L'image formée par un miroir plan

Quand tu te regardes dans un miroir plan, tu vois ton image. Cette image a des propriétés précises :

• Elle est virtuelle : on ne peut pas la recueillir sur un écran, elle semble se trouver derrière le miroir.
• Elle est symétrique de l'objet par rapport au plan du miroir : la distance entre l'objet et le miroir est égale à la distance entre le miroir et l'image.
• Elle est de même taille que l'objet.
• Elle est inversée gauche-droite (c'est pourquoi le texte écrit apparaît à l'envers dans un miroir).

Comment construire l'image d'un point avec un miroir plan ?

Pour trouver l'image A' d'un point A à travers un miroir :

1. Trace une droite perpendiculaire au miroir passant par A.
2. Mesure la distance entre A et le miroir.
3. Reporte cette même distance de l'autre côté du miroir, sur la perpendiculaire : tu obtiens A', l'image de A.

5. Pourquoi voit-on notre reflet dans l'eau calme ?

L'eau calme d'une lagune ou d'un fleuve se comporte comme un miroir plan horizontal. Les rayons lumineux venant du ciel ou d'un objet se réfléchissent sur la surface de l'eau en suivant les mêmes lois : angle de réflexion égal à l'angle d'incidence. C'est pourquoi Mamadou voit la lune « dans » l'eau du Bandama : c'est en réalité l'image réfléchie de la lune.

6. Bilan

Idée principale : La lumière se réfléchit sur une surface en respectant deux lois : le rayon incident, la normale et le rayon réfléchi sont dans un même plan, et l'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence (r = i).

Exemple : Si i = 40°, alors r = 40°.

Conclusion : Cette règle simple permet d'expliquer et de construire toutes les images formées par des miroirs plans dans la vie de tous les jours.