Un miroir concave : des images réelles comme une lentille convergente
1 · Prédire
Un miroir concave concentre la lumière comme une lentille convergente. Est-ce que le fait d'éloigner l'objet d'un miroir concave rapproche son image réelle du point focal du miroir, de la même manière qu'un objectif ?
- Non : un objet plus éloigné éloigne l'image du miroir.
- Les miroirs et les lentilles suivent des règles d'imagerie complètement différentes.
- Oui — la même relation 1/f = 1/d_o + 1/d_i s'applique, donc un objet plus éloigné donne une image plus proche de la distance focale.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage concave-réel et appuyez sur Réinitialiser. La distance focale du miroir est fixée à 15 cm.
- Activez les lectures de distance et de grossissement de l’image.
- Réglez la distance de l’objet pour chaque essai et enregistrez la distance et le grossissement de l’image.
3 · Collecter les Données
| Distance objet d_o (cm) | Distance image d_i (cm) | Grossissement m |
|---|---|---|
| 20.00 | ||
| 40.00 | ||
| 60.00 |
Tracez la distance de l'image d_i (axe y) par rapport à la distance de l'objet d_o (axe x) pour vos trois essais.
4 · Analyser
- Pour un essai, calculez d_i à partir de 1/f = 1/d_o + 1/d_i en utilisant f = 15 cm, puis m = −d_i/d_o. Comparez les deux au tableau.
- Expliquez pourquoi l'équation du miroir a une forme mathématiquement identique à celle de la lentille mince : les deux utilisent la même relation 1/f = 1/d_o + 1/d_i, même si un miroir réfléchit la lumière plutôt que de la réfracter.
5 · Approfondir
- Un miroir de rasage ou de maquillage est concave, tenu plus près que sa distance focale pour donner une image virtuelle agrandie (comme l'expérience de la loupe). Cette expérience maintient l'objet au-delà de f, donnant une image réelle inversée. Expliquez quand vous souhaitez chaque configuration.
- Chaque image de cette expérience a un grossissement négatif. Expliquez, en utilisant la géométrie réfléchissante réelle d'un miroir concave, pourquoi une image réelle formée par un miroir concave est inversée, tout comme l'image réelle d'une lentille convergente.
La physique derrière cette expérience
Équation miroir
Un miroir concave (convergent) obéit à la même loi d'imagerie qu'une lentille convergente : 1/f = 1/d_o + 1/d_i, avec m = −d_i/d_o. La distance focale du miroir est positive, correspondant à la convention de signe de l'objectif.