TP ch 4

Partie IV : Optique
TP physique Fiche Professeur
Où se trouve ce que l’on voit à travers un miroir ?
1-Objectif
Le but est ici de construire le concept d’image, compris comme l’ensemble des points d’où semble venir
la lumière qui arrive à l’œil de l’observateur. Ainsi, localiser l’image donnée d’un objet par un dispositif
optique (ici un miroir plan) revient à localiser les points d’où semble venir la lumière.
La méthode de localisation s’apparente ici à celle qui a été utilisée en classe de seconde : méthode dite
de la parallaxe.
2-Questionnement
Sur une plaque posée sur la paillasse, on plante une épingle à tête verticale devant un miroir qui tient
dans un support.
2-1.« Déterminer avec précision la position P’ , repérée sur la table, du point P (la tête de
l’épingle), tel qu’il est vu à travers le miroir. »
Les élèves doivent décrire par écrit leur méthode en s’aidant d’un schéma.
Mais il est probable qu’ils ne parviendront pas à prévoir une position symétrique de l’objet par rapport
au miroir.
2-2.« Chercher expérimentalement la direction de la lumière issue du point P’ et arrivant dans
l’œil de l’observateur, pour plusieurs positions de l’œil. »
Les élèves disposent d’épingles à têtes, d’une plaque de polystyrène, d’une feuille de papier et d’une
règle.
Ils vont faire des visées et repérer les trajets de la lumière par des alignements d’épingles sur la plaque
où ils auront placé une feuille A3, puis tracer :
P'
A
B
A'
B'
P
Ils constatent que les droites AB , A’B’, … sont concourantes en un point P’ symétrique de P par
rapport au plan du miroir : tout se passe comme si la lumière provenait directement du point P’.
Ce point, qui n’a aucune existence matérielle, constitue une « illusion d’optique » : notre cerveau,
conditionné à la propagation rectiligne, réagit comme s’il y avait un point objet P’ derrière le miroir.
P’ est appelé point image conjugué de P.
Thierry Cariat / Lycée Dhuoda, Nîmes
Partie IV : Optique
2-3.« Quel est donc le chemin effectivement suivi par la lumière pour aller du point objet P
jusqu’à l’œil de l’observateur ? »
La seule réponse, compatible avec la propagation rectiligne, est donnée par :
R
A'
A1
B'
P
Les élèves le vérifie en piquant une 3ème épingle en A1 par exemple : les 3 épingles A1, A’ et B’
semblent alignées pour l’œil de l’observateur.
2-4.« Faire l’étude géométrique du chemin suivi par la lumière pour aller de P à l’œil de
l’observateur »
Les élèves vérifient que la lumière se réfléchit sur le miroir de telle façon que les angles i et r soient
égaux :
P'
r i
P
Thierry Cariat / Lycée Dhuoda, Nîmes