Séance n°3 : Les miroirs sphériques

TS Spécialité Les miroirs TP n°3
I- MIROIRS PLANS ET MIROIRS SPHERIQUES
1. Les miroirs plans.
 Comment peut-on déterminer la position d’un point image A’ issu d’un point objet A
à travers un miroir plan ?
 Dessiner l’image A’B’ d’un objet AB a travers un miroir plan.
 Que peut-on dire de la taille de l’image ? Cela dépend-t-il de la position de l’objet ?
 Tracer un rayon lumineux issu du point A , qui frappe le miroir et qui arrive jusqu'à
un œil.
2. Les miroirs sphériques : Voir fig 15 p 15 du livre.
 Un miroir sphérique est formé par une surface réfléchissante qui est une calotte
sphérique dont le centre est le point C appelé centre optique.
 Le rayon de courbure du miroir est noté R.
 L’axe de révolution de la calotte sphérique est l’axe optique.
 L'intersection du miroir avec cet axe est le sommet S du miroir.
II- ETUDE D’UN MIROIR SPHERIQUE CONCAVE
1. les foyers :
 Rappeler la loi de la réflexion, puis l’utiliser pour construire, avec le plus de précision
possible, les rayons réfléchis de deux rayons qui arrivent parallèles à l’axe optique
(Rayons issus d’un point objet à l’infini).
On prendra un miroir de rayon de courbure égal à 10 cm.
 D’après la construction, un miroir sphérique concave est-il convergent ou divergent ?
 Pour les miroirs sphériques, on définit le foyer F par :
« Tout rayon incident parallèle à l’axe optique est réfléchi par le miroir en passant par le
foyer principal ; ce point est à la fois le foyer objet et le foyer image. »
Placer F sur le schéma ci-dessus.
 En déduire une relation entre la distance focale f =
CF
et le rayon de courbure du
miroir.
2. Autres rayons particuliers.
 Refaire un schéma avec un miroir de rayon de courbure égal à 10 cm, placer C, F et S
puis :
 Tracer un rayon lumineux passant par le centre optique du miroir sphérique.
Chercher la position du rayon réfléchi. Conclure.
 Tracer un rayon lumineux passant par F. Chercher la position du rayon réfléchi.
Conclure.
 Tracer un rayon lumineux passant par S. Chercher la position du rayon réfléchi.
Conclure.

3. Construction de l’image donnée par un miroir sphérique :
a- principe.
 Une infinité de rayons partent d’un point lumineux objet, seuls les rayons qui
frappent le miroir nous intéressent.
 Tous les rayons qui partent d’un même point objet A convergent après le miroir vers
un même point image A’. Il suffit donc de connaître le parcours de deux rayons issus
d’un même point objet pour déterminer le point image.
 L’image d’un objet AB perpendiculaire à l’axe optique est également perpendiculaire
à l’axe optique.
b- Construction.
 Faire le schéma d’un miroir convergent, puis y placer le sommet S, le centre optique
C et le foyer F (On prendra f = 3 cm).
 Placer un objet AB à 11,5 cm du miroir
 Déterminer la position et donner les caractéristiques de l’image A’B’.
c- Cas particulier.
Refaire le même travail avec un objet situé entre F et S.
Remarque. Vous pouvez vérifier que si l’objet est entre C et F alors l’image est réelle,
inversée et plus grande.
II- Mesure de la distance focale :
a) Principe :
 Pour déterminer la position du foyer d’un miroir sphérique, on utilise la propriété de
ce foyer : Un faisceau de rayons incidents parallèles à l’axe du miroir converge au
foyer image du miroir.
 Afin d’obtenir ce faisceau de rayons incidents particulier, on utilise une lentille
convergente. Quelle doit être la valeur de la distance AO pour obtenir un faisceau
émergent parallèle à l’axe de la lentille (L), dans le montage ? Justifier la réponse.
b) Détermination de la distance focale :
 Placer devant la source de lumière un papier calque sur lequel est dessiné un objet
(soleil).
 Placer une lentille (L) de vergence C = +3  de façon à obtenir un faisceau émergent
parallèle à l’axe optique.
 Placer le miroir sphérique à environ 1 m de la lentille.
 Utiliser un demi-écran pour repérer la position du foyer F du miroir.
 Mesurer la distance focale du miroir f.
 Ce résultat est-il cohérent avec la valeur du rayon du miroir donnée par le
constructeur ?
 Faire un schéma à l’échelle de votre choix du faisceau lumineux issu de A point objet
sur l’axe optique qui atteint la lentille.