Question d'origine :
Bonjour,
Je me posais une question : Pourquoi peut-on voir son reflet dans un miroir ? Je sais que ce phénomène a lieu grâce à la réflexion, mais cependant, pourquoi le métal polie utilisé pour fabriquer les miroir renvoie-t-il l'image qu'il reçoit ?
Merci de votre réponse.
Réponse du Guichet
bml_sci
- Département : Sciences et Techniques
Le 22/04/2017 à 08h40
Bonjour,
Un miroir en optique est une surface réfléchissante. C'est le plus souvent un élément de verre de forme particulière dont une des faces est traitée de manière à réfléchir la lumière incidente mais peut aussi être une surface réfléchissante seule.
On distingue plusieurs catégories de miroirs :
Les miroirs métalliques
On les obtient par polissage d'un métal. En réduisant la rugosité on augmente la réflectivité. En effet, plus une surface est rugueuse, plus la réflexion sur celle-ci est diffuse (le rapport de l'amplitude du champ diffusé sur celle du champ réfléchi augmente avec la rugosité). Cependant, aussi poli soit-il, un métal reste toujours assez rugueux (par rapport au verre, entre autres), ce qui limite le contraste sur ces miroirs.
On sait fabriquer de tels miroirs depuis l'Antiquité, bien que les techniques de polissage se soient améliorées depuis.
Un alliage composé de deux tiers de cuivre et un tiers d'étain a notamment été utilisé dans les premiers télescopes à miroir. On obtenait alors des réflectivités pouvant aller jusqu'à 70%.
Les miroirs en verre
Le support est ici en verre, et est poli jusqu'à obtenir la forme souhaitée (plan, sphère, parabole, ...). On dépose ensuite une fine couche métallique réfléchissante. Le miroir ainsi fabriqué bénéficie de la faible rugosité du verre et de l'importante réflectivité du métal. Selon l'usage, on distingue deux procédés : les miroirs utilisés au quotidien sont réalisés par dépôt du métal sur la face arrière du miroir. Le verre protège ainsi la surface réfléchissante (contre l'oxydation par exemple), mais la lumière traverse la couche de verre. Il est courant d'ajouter une couche d'un autre métal derrière la couche réfléchissante afin de protéger celle-ci et rendre le miroir complètement opaque.
Les miroirs utilisés en optique (astronomie, interférométrie) sont en général réalisés par dépôt du métal sur la face avant. Ainsi la lumière ne traverse pas le verre, qui ne sert que de support. Ceci permet d'éviter tout problème lié à la réfraction ou la dispersion, la traversée du verre pouvant introduire des distorsions et des pertes d'énergie lumineuse.
Les miroirs multicouches
Au lieu de déposer une unique couche métallique, on peut également déposer une superposition de plusieurs couches minces et modifier les propriétés réflectives de l'ensemble en jouant sur leurs épaisseurs et les matériaux utilisés.
(Extrait de l'article Miroir (optique) de Wikipédia)
La réflexion en optique désigne un des phénomènes qui intervient lors de l'incidence de la lumière sur un matériau. La part de la lumière qui n'est ni absorbée, ni transmise est dite réfléchie.
La réflexion de la lumière dépend largement des propriétés de la lumière, comme sa longueur d'onde ou son intensité, et des propriétés du milieu de propagation et du milieu sur lequel le faisceau arrive.
La réflexion optique est une réflexion physique décrite comme le changement de direction de propagation d'une onde lumineuse qui après réflexion reste dans le milieu de propagation initial.
La réflexion est dite spéculaire lorsque le rayon incident donne naissance à un rayon réfléchi unique. Idéalement, l'énergie du rayon incident se retrouve totalement dans le rayon réfléchi.
Ce type de réflexion ne peut donc avoir lieu qu'avec certains matériaux : métaux, verres, plastiques transparents, liquides transparents. Par ailleurs, la qualité de la réflexion dépend de la qualité de l'interface. Dès que la taille des défauts de l'interface est inférieure ou de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde, l'interface tend à devenir parfaitement réfléchissante. C'est pourquoi une surface de métal brut qui diffuse fortement devient parfaitement réfléchissante quand on la polit (on l'abrase jusqu'à ce que la taille des défauts soit comparable à la longueur d'onde de la lumière).
Ce type de réflexion est donc rare dans la nature ; il s'agit essentiellement de réflexion par une eau calme. Par contre, elle est d'un intérêt technologique capital, puisqu'elle est à la base de la notion de miroir.
(Extrait de l'article Réflexion (optique), de Wikipédia)
Vous pouvez également consulter en ligne :
- Techniques de fabrication des miroirs
- Le miroir plan
Et pour aller plus loin, vous pouvez consulter ces documents :
- Optique géométrique, par Richard Taillet
- Optique première approche, par Alain Seret.
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