Comment fonctionne un miroir

Dans cet article nous allons voir comment fonctionne réellement les reflet des miroir avec des explication détaillé.

La science du reflet d'un miroir

Les humains passent des heures à se mirer dans les miroirs et, s'ils en avaient la possibilité, les singes, les éléphants, et beaucoup d'autres animaux en feraient de même. Les paons sont d'une toute autre nature. Garez une voiture bleue brillante à proximité de l'un de ces oiseaux hululants et il donnera des coups de bec et battra les panneaux jusqu'à les réduire en bouillie, persuadé qu'il est en train de regarder un rival ou un partenaire ! Idem pour un betta splendens (poisson combattant) au contact d'un verre d'aquarium ou d'un miroir ou d'un voisin betta il se mettra directement en position d'attaque en déployant ces branchies en mode parade et montrera qu'il est territorial. Les reflets dans les miroirs sont des choses étonnantes qui nous renseignent littéralement (et psychologiquement) sur la façon dont nous nous percevons. Mais qu'est-ce que les reflets nous apprennent sur les miroirs eux-mêmes ? Qu'est-ce qu'un miroir exactement... et comment fonctionne-t-il ?

L'énergie ne peut jamais disparaître

Si vous êtes un adepte du recyclage, vous aimerez l'une des lois scientifiques les plus fondamentales de l'univers, la conservation de l'énergie. L'idée de base est très simple : il est impossible de produire de l'énergie à partir de rien ou de la jeter. Peu importe ce que vous faites ou les efforts que vous déployez, vous ne pourrez jamais créer de l'énergie ou la détruire : le mieux que vous puissiez faire est de la convertir sous une autre forme - de la recycler, si vous préférez.

Pensez à ce qui se passe lorsque vous allumez une lampe électrique : vous ne créez pas de la lumière à partir de rien. La lumière est produite par de l'électricité provenant d'une centrale électrique qui alimente votre maison. Mais même une centrale électrique ne produit pas d'énergie : elle extrait l'énergie contenue dans un combustible tel que le pétrole ou le charbon et la transforme en électricité. Comment l'énergie s'est-elle retrouvée dans le charbon ? Elle provenait à l'origine du soleil. D'où vient l'énergie du Soleil ? Par des réactions nucléaires qui se produisent au cœur de son noyau. Et ainsi de suite...

Vous avez besoin d'énergie pour faire des choses, mais l'énergie doit venir de quelque part au départ et aller ailleurs une fois que vous avez terminé. Si vous donnez un coup de pied dans un ballon de football, l'énergie potentielle stockée dans vos muscles est transférée dans le ballon et le fait voler dans l'air avec de l'énergie cinétique. Lorsque le ballon roule sur le sol, le frottement (la force de frottement entre le ballon et ce qu'il touche) lui vole son énergie et l'immobilise.

La conservation de l'énergie est la raison pour laquelle il n'est pas possible de construire une machine qui fonctionnerait éternellement (appelée machine à mouvement perpétuel).

Mais quel est le rapport avec les miroirs ?

Que se passe-t-il lorsque la lumière frappe un miroir ?

Lorsque vous vous trouvez devant un miroir, vous voyez la conservation de l'énergie à l'œuvre, opérant sa magie sur la lumière. La lumière est de l'énergie qui se déplace à grande vitesse (300 000 km ou 186 000 miles par seconde) et, lorsqu'elle frappe un objet, toute cette énergie doit aller quelque part. Trois choses peuvent se produire lorsque la lumière frappe un objet : elle peut passer à travers (si l'objet est transparent), s'enfoncer et disparaître (si l'objet est opaque et de couleur foncée) ou se réfléchir (si l'objet est brillant, de couleur claire et réfléchissant). Dans tous les cas, la conservation de l'énergie est à l'œuvre : il y a autant d'énergie avant que la lumière n'atteigne un objet qu'après, même si une partie de la lumière peut être convertie sous d'autres formes.

Comment les matériaux absorbent, réfléchissent et transmettent la lumière ?

Il n'existe pas de miroir parfait. Tous les objets absorbent, réfléchissent et transmettent la lumière qui tombe sur eux (appelée lumière "incidente") dans des proportions différentes, en fonction des matériaux dont ils sont constitués. Les objets que nous appelons "miroirs" constituent une catégorie spéciale d'objets qui réfléchissent une quantité inhabituelle de cette lumière. Un miroir argenté typique réfléchit 95 % de la lumière qui le frappe, tandis qu'un miroir en aluminium n'en réfléchit que 90 %.

Que se passe-t-il lorsque vous vous regardez dans un miroir ? Dans la journée, la lumière se reflète sur votre corps dans toutes les directions. C'est pourquoi vous pouvez vous voir et les autres personnes peuvent vous voir. Votre peau et les vêtements que vous portez reflètent la lumière de manière diffuse : les rayons lumineux rebondissent de manière aléatoire, sans direction précise.

Placez-vous devant un miroir et une partie de cette lumière provenant de votre corps s'écoulera en lignes droites vers lui. Les rayons lumineux (qui sont en fait des paquets d'énergie lumineuse appelés photons) traversent le verre et frappent la couche d'argent qui se trouve derrière (peut-être une véritable couche d'argent ou plus probablement quelque chose de moins coûteux comme de l'aluminium poli). La lumière se reflète sur le miroir de manière plus ordonnée que sur vos vêtements. C'est ce qu'on appelle la réflexion spéculaire, l'inverse de la réflexion diffuse.

Mais du coup comment fonctionne un miroir ?

Les atomes d'argent à l'intérieur captent et réfléchissent les rayons lumineux. Pour que la conservation de l'énergie soit vraie, les rayons lumineux doivent être renvoyés dans le même angle que celui dans lequel ils ont frappé le miroir. Le panneau arrière est un support protecteur qui empêche la surface du miroir d'être rayée.

Comment le miroir réfléchit-il la lumière ? Les atomes d'argent situés derrière le verre absorbent les photons de l'énergie lumineuse entrante et deviennent excités. Mais cela les rend instables et ils essaient de redevenir stables en se débarrassant de l'énergie supplémentaire, ce qu'ils font en émettant d'autres photons.

L'arrière d'un miroir est généralement recouvert d'une sorte de matériau protecteur de couleur foncée pour empêcher la couche d'argent de se rayer et pour réduire le risque que la lumière ne s'infiltre par l'arrière.

L'argent reflète la lumière mieux que n'importe quel autre matériau, car il émet presque autant de photons de lumière que ceux qui tombent sur lui. Les photons qui sortent du miroir sont à peu près les mêmes que ceux qui y entrent.

Quels sont les différents types de miroirs ?

Vous êtes-vous déjà trouvé dans une galerie des glaces lors d'une fête foraine ? Si c'est le cas, vous avez certainement vu des reflets étonnamment déformés de vous-même, vous faisant paraître petit et gros ou grand et maigre. Comme le dit le vieux cliché, tout se fait avec des miroirs.

Ce que vous voyez lorsque vous regardez un miroir n'est pas ce qui s'y trouve réellement, mais ce que votre cerveau pense qu'il s'y trouve en fonction de la façon dont il pense que l'image est créée.

En d'autres termes, ce que vous voyez est une illusion d'optique. Même l'image dans un miroir normal est une illusion d'optique, parce que vous n'êtes pas réellement debout à un mètre cinquante devant vous en train de sourire. Ce que vous voyez est une image virtuelle, et non un objet réel.

D'une manière générale, il existe trois types de miroirs :

Si la surface d'un miroir est parfaitement plane (ce qu'on appelle un miroir plan), ce que vous voyez dans le verre est une approximation raisonnable de ce qu'il y a réellement, mais avec une différence cruciale : l'image semble être décalée de gauche à droite (nous disons qu'il s'agit d'un miroir, mais les scientifiques disent qu'il s'agit d'une "inversion latérale").

Si le miroir est incliné vers l'intérieur en son centre (on parle alors de miroir convergent ou concave), les rayons lumineux semblent provenir de l'avant du miroir, le reflet est plus proche de vous et les reflets paraissent plus grands qu'ils ne le sont en réalité. C'est pourquoi un miroir convergent grossit. Les miroirs de rasage fonctionnent ainsi.

Dans un miroir dont le centre est bombé vers l'extérieur (miroir divergent ou miroir convexe), c'est le contraire qui se produit. Les rayons lumineux semblent provenir de l'arrière du miroir et les reflets paraissent plus petits et plus éloignés que dans un miroir plan. Les miroirs de conduite fonctionnent de cette manière (de même que le dos d'une cuillère si vous la tenez correctement).

Pourquoi les miroirs semblent-ils inverser les choses de gauche à droite mais pas de haut en bas ?

Un miroir inverse-t-il vraiment les choses de gauche à droite ? 
Les livres nous apprennent que les miroirs plans "inversent les choses latéralement" (de gauche à droite), mais ce n'est pas tout à fait exact et ce n'est pas une explication satisfaisante.

Si les miroirs vous retournent de gauche à droite, pourquoi ne vous retournent-ils pas aussi à l'envers ? De toute façon, les miroirs retournent-ils vraiment les choses de gauche à droite ?

Si vous écrivez quelque chose de non symétrique sur un morceau de plastique transparent et que vous le tenez devant un miroir, ce que vous écrivez n'est pas du tout inversé : ce que vous voyez devant vos yeux est exactement ce que vous voyez dans le miroir. Que se passe-t-il en réalité ?

Ce que vous voyez est ce que vous obtenez

Un miroir fonctionne parce que les atomes qu'il contient captent la lumière et la renvoient. Pour que la conservation de l'énergie soit assurée, les atomes doivent renvoyer la lumière sous le même angle que celui sous lequel ils l'ont reçue. Un miroir plan reflète exactement ce qui se trouve devant lui.

En regardant le diagramme ci-dessous, vous pouvez voir ce qui se passe lorsque vous vous tenez devant un miroir. Les rayons lumineux provenant de votre bras droit rebondissent le long de la trajectoire indiquée en jaune, tandis que les rayons provenant de votre bras gauche suivent la trajectoire indiquée en orange. Les rayons provenant de votre tête et de vos pieds suivent les trajectoires indiquées en vert et en marron. Ce que vous voyez dans le miroir semble être inversé de gauche à droite, mais pas de haut en bas.

Conclusion

Voilà donc la véritable explication du fait que la plupart des choses semblent être inversées gauche-droite dans un miroir. Les choses ont l'air inversées dans un miroir car il reflète une image inversée de ce qui est devant lui.

Si vous prenez une feuille de papier et la tournez face à un miroir, l'image sera inversée de haut en bas, pas de gauche à droite. Votre corps sera également inversé si vous vous retournez face au miroir en vous soutenant sur les mains. Le miroir n'est pas responsable de cette inversion, c'est vous qui l'avez causée en vous retournant.

Il serait erroné d'en conclure que les miroirs ne retournent pas les choses. Ce qu'ils font vraiment, c'est renverser les choses d'avant en arrière le long de l'axe (ligne) qui passe perpendiculairement au miroir. C'est ainsi qu'un miroir renverse vraiment les choses. Si vous placez une carte de côté devant un miroir, avec le mot "MIROIR" écrit dessus, le "M" sera le plus proche de vous, mais dans le miroir, il sera le plus éloigné.