Miroir sphérique concave, sur pied

Miroir sphérique concave orientable sur étrier en laiton et pied en bois - Hauteur minimum 60 cm

Ce miroir était utilisé pour les expériences réalisées pendant le cours d'optique. On le retrouve dans la plupart des traités de physique de la fin du XIXe et du début du XXe siècle. Il sert à étudier expérimentalement la formation de l'image d'un objet, telle une bougie, que l'on place à une certaine distance de la surface réfléchissante. On détermine alors la nature de cette image, son sens ainsi que sa taille.

Les deux figures, empruntées au Traité de Physique de E. Drincourt (édition de 1902), permettent de définir le miroir concave limité par la calotte sphérique ACB polie intérieurement. C est le sommet du miroir, O est son centre de courbure. Le foyer principal F, par lequel passent tous les rayons incidents parallèles à l'axe principal CO, est à égale distance de C et de O.

Les dessins du TRAITÉ ÉLÉMENTAIRE DE PHYSIQUE de A. PRIVAT DESCHANEL (1869) et du COURS DE PHYSIQUE de A. GANOT (1863), ainsi que la photographie à droite, montrent l'image virtuelle obtenue lorsque l'objet est placé entre le foyer et le miroir. Cette image est droite et plus grande que l'objet. Cela explique l'usage qu'on fait des miroirs concaves comme miroirs grossissants.

L'expérience du Compendium

Ce petit chandelier est placé devant le miroir concave, au voisinage de son centre de courbure - donc au voisinage d'un point situé à 2 fois la distance focale - ce qui, pour notre matériel, correspond à une distance voisine de 70 cm.

Les tentatives d'allumage de la mèche demeurent sans effet. La bougie reste désespérément éteinte ...

Les trois photos qui suivent illustrent ce qui se produit lorsque l'œil de l'observateur - qui a définitivement abandonné ses allumettes - se déplace latéralement de gauche à droite, devant le couple formé par le miroir et le chandelier ...

Les trois images représentent trois stades du déplacement évoqué. Nous avons, pour une meilleure visibilité, décalé vers le bas chaque image par rapport à la précédente. Au début, le chandelier et sa bougie, placés entre le miroir et l'œil de l'observateur semble glisser vers la gauche. Sur l'image du milieu, le déplacement se poursuit mais on observe qu'une partie de la bougie disparaît. A droite, la bougie a complètement disparu. Elle existe pourtant bien, mais pas à l'endroit où elle semblait être. C'est son image, impalpable, que nous avons observée jusqu'à maintenant et il est bien normal que n'ayons pu l'allumer...

En réalité, la bougie est fixée à l'envers dans un plan vertical passant par le centre de courbure du miroir. Dans ces conditions, l'image donnée par le miroir est réelle, inversée et de même grandeur que l'objet. En plaçant le chandelier juste au dessus de la bougie et en inclinant convenablement le miroir, on amène l'image de la bougie à se "poser" en haut du chandelier. Si on dispose un écran blanc derrière la bougie pour supprimer toute image parasite, l'illusion est parfaite. Nous avons, pour une meilleure vision du montage, retiré cet écran - une simple feuille de papier - qui se trouvait entre la bougie et la tige verticale du statif.  Une expérience de cours, en tout point similaire mais utilisant un vase et un bouquet de fleurs, est décrite dans quelques anciens traités de physique :

Fig. 125 - Le bouquet immatériel
Image d'un objet placé près du centre O d'un miroir concave.

TRAITÉ ÉLÉMENTAIRE DE PHYSIQUE
par A. PRIVAT DESCHANEL - Paris 1869

PHYSIQUE POPULAIRE
par ÉMILE DESBEAUX - Päris 1891

L'expérience reproduite avec un bouquet de fleurs sauvages et printanières ...

Cliquez sur l'image pour pénétrer dans les "coulisses du tournage"...

Page 215 (optique-131) de 2014 / modifiée en 2018