QCM : Miroirs plans et lois de réflexion — 16 questions

Explication

Un miroir plan est une surface plane sur laquelle la lumière subit une réflexion spéculaire dans une direction déterminée. Une surface courbe correspond à une autre géométrie de miroir et ne définit pas le miroir plan.

Explication

L’image formée par un miroir plan est virtuelle, droite, de même taille que l’objet et symétrique par rapport au miroir, donc à la même distance. Une image virtuelle ne peut pas être recueillie sur un écran, contrairement à une image réelle.

Explication

La réflexion par rapport au plan du miroir établit une symétrie entre l’objet et son image, mais leurs positions de part et d’autre du miroir empêchent leur superposition. La symétrie ne signifie donc pas qu’ils occupent le même emplacement.

Explication

Le rayon incident est le rayon lumineux qui arrive sur la surface réfléchissante. Le rayon réfléchi est renvoyé par le miroir après l’incidence, tandis que la normale est une droite géométrique.

Explication

La normale est perpendiculaire à la surface réfléchissante et passe par le point d’incidence ; les angles sont mesurés par rapport à elle. Une droite parallèle au miroir ne constitue pas la référence angulaire des lois de Descartes.

Explication

La deuxième loi de Descartes impose l’égalité entre l’angle d’incidence et l’angle de réflexion, soit $i=r$ ; l’angle de réflexion vaut donc $35^\circ$. La valeur $55^\circ$ correspond à l’angle complémentaire, qui n’est pas l’angle de réflexion.

Explication

La première loi de Descartes indique que le rayon réfléchi appartient au plan d’incidence, formé par le rayon incident et la normale. Il ne quitte donc pas ce plan pour se propager dans une direction indépendante.

Explication

Le champ d’un miroir est l’ensemble des points de l’espace que l’œil peut voir dans ce miroir. Il ne désigne donc ni la région derrière le miroir ni la distance séparant l’œil de la surface réfléchissante.

Explication

La construction suit une progression allant de la marche d’un rayon à celle d’un faisceau, avant de déterminer l’image de l’objet AB. Commencer directement par l’image ne respecte pas cette démarche de construction optique.

Explication

La conjugaison d’un miroir plan relie les distances orientées de l’objet et de l’image au miroir, qui ont la même valeur absolue $d$. La distance objet-image concerne une autre relation et vaut $2d$, elle ne remplace donc pas cette conjugaison.

Explication

L’objet et l’image sont chacun à la distance $d$ du miroir, de part et d’autre de celui-ci, donc $AA'=d+d=2d=8\,\text{cm}$. La valeur $4\,\text{cm}$ correspond à la distance de chaque point au miroir, pas à la distance objet-image.

Explication

Le grandissement transversal d’un miroir plan vaut $\gamma=1$, ce qui signifie que l’image conserve la taille et le sens de l’objet. Une inversion de sens ou une modification de hauteur contredirait cette valeur du grandissement.

Explication

Deux miroirs perpendiculaires forment trois images virtuelles, disposées sur un cercle centré sur leur point d’intersection. L’infinité d’images correspond au cas de deux miroirs parallèles.

Explication

La relation donne $N=\frac{360^\circ}{\theta}-1$, donc $N=\frac{360^\circ}{60^\circ}-1=5$. Le résultat dépend de l’angle entre les miroirs, tandis que le cas parallèle conduit à une infinité d’images.

Explication

Les réflexions successives entre deux miroirs parallèles produisent une infinité d’images virtuelles. La disposition en trois images est caractéristique de deux miroirs perpendiculaires, et non de miroirs parallèles.

Explication

Un objet entre deux miroirs perpendiculaires produit trois images virtuelles, alors qu’un objet entre deux miroirs parallèles en produit une infinité. La différence vient donc de la configuration géométrique des miroirs.