Le miroir fidèle

A l’aide de deux poupées, on explique pourquoi un miroir plan inverse le côté droit et le côté gauche des images qu’il donne, et comment faire pour obtenir un système réfléchissant qui respecte la symétrie gauche-droite des objets.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • un miroir articulé en deux parties ou deux miroirs rectangulaires, si possible sans cadre

  • deux poupées identiques, possédant des bras articulés

Montage et réalisation

Les bras articulés des deux poupées nous aideront à matérialiser le côté droit ou gauche de chaque poupée.

L’une des poupées sera placée devant le miroir : on l’appellera « poupée-miroir » ; l’autre servira simplement de témoin.

Lever le bras droit de la poupée-miroir, et placer-la devant le miroir :

son image semble alors lever le bras gauche.

Pour s’en convaincre, approcher la poupée témoin et lever-lui le bras gauche : la poupée témoin et l’image de la poupée-miroir lèvent bien le même bras.

Le miroir a donc inversé la gauche et la droite de la poupée placée en face de lui.

Prener maintenant un dispositif formé de deux miroirs plans verticaux, faisant entre eux un angle droit. Reprener la poupée-miroir et placer-la de manière à observer son image après deux réflexions, une sur chaque miroir.

Cette fois, l’image de la poupée lève bien le même bras. La poupée témoin, à qui on lève à elle aussi le bras droit, le confirme.

Le premier miroir a bien inversé les côtés gauche et droit de la poupée, mais le second miroir en a fait autant et a remis les choses en place.

L’association des deux miroirs perpendiculaires est donc devenue un miroir fidèle.

Explications

Le phénomène est représenté sur la figure suivante.

On peut distinguer 3 images virtuelles dans ce miroir.

L’image virtuelle n° 3, située derrière le miroir, n’est pas inversée latéralement : elle correspond à une image identique à l’objet.

Les barres du F sont situées du côté de l’observateur alors que celles de l’original sont à l’opposé de l’observateur.

Autrement dit, l’image virtuelle n° 3 présente l’observateur tel qu’il se verrait s’il se faisait face : l’oreille gauche est à droite etc..

Sur la figure précédente, on a représenté les deux miroirs plans et les images virtuelles qu’ils donnent de la lettre F.

L’image virtuelle n° 1 est l’image de l’objet par le miroir n° 1 et l’image virtuelle n° 2 est formée par le miroir n° 2.

L’image virtuelle n° 1 subit encore une réflexion sur le miroir n° 2 et l’image virtuelle n° 2 sur le miroir n° 1.

Cette deuxième réflexion donne, dans les deux cas, l’image virtuelle n° 3.

Par rotation de 180° autour de la droite d’intersection des miroirs, cette image virtuelle n° 3 se superpose exactement à l’objet.

Références

Université en Ligne :miroir plan

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