Physique p1075

La géométrie et la loi de la réflexion

La loi de la réflexion stipule que l'angle d'incidence est toujours égal à l'angle de réflexion. De plus, le rayon incident, le rayon réfléchi et la normale sont situés dans un même plan.Avant d’analyser la loi de la réflexion, il est nécessaire de comprendre le vocabulaire utilisé dans les phénomènes lumineux impliquant la réflexion.

Vocabulaire associé à la réflexion sur une surface polie

Rayon incidentRayon lumineux qui se dirige vers une surface.
Rayon réfléchiRayon qui a été dévié par une surface.
Point d'incidence
​Endroit où le rayon incident frappe une surface.
NormaleDroite perpendiculaire en tout point à une surface.
Angle d'incidence - |\theta_{i}|
Angle situé entre le rayon incident et la normale.
Angle de réflexion - |\theta_{r}|
Angle situé entre le rayon réfléchi et la  normale.

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En considérant les termes définis ci-dessus, la loi de réflexion nous dit que si l'angle avec lequel un rayon lumineux frappe la surface d'un miroir (ou d'une surface polie) par rapport à la normale est déterminé, l'angle avec lequel ce rayon sera réfléchi de la surface de ce miroir sera le même.

La loi de réflexion est définie, en langage mathématique, par la formule suivante:
|\theta_{i} = \theta_{r}|

|\theta_{i}| représente l'angle d'incidence |\small (^{\circ})|
|\theta_{r}| représente l'angle de réflexion |\small (^{\circ})|

Si un rayon arrive sur un miroir avec un angle d’incidence |\theta_{i}| de |\small \text {40}^{\circ}| par rapport à la normale, il sera réfléchi avec un angle de réflexion |\theta_{r}| de |\small \text {40}^{\circ}|.
Il faut aussi comprendre que si plusieurs rayons arrivent avec un même angle d’incidence, ils seront tous réfléchis de la même façon.
Si on cherche l'angle de réflexion d'un rayon lumineux frappant la surface d'un miroir avec un angle de |\small \text {30}^{\circ}|, il est important de déterminer l'angle d'incidence. Puisque la normale est une droite perpendiculaire, elle forme un angle de |\small \text {90}^{\circ}| par rapport à la surface. Si l'angle entre la surface et le rayon lumineux est de |\small \text {30}^{\circ}|, alors l'angle entre ce même rayon et la normale, soit l'angle d'incidence |\theta_{i}| est donc de |\small \text {60}^{\circ}|. Il est donc possible de déterminer l'angle de réflexion |\theta_{r}|, qui sera également de |\small \text {60}^{\circ}|.
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Dans la définition de la loi de la réflexion, il est mentionné que le rayon incident, le rayon réfléchi et la normale doivent être situés dans un même plan, que l'on nomme plan d'incidence. Ceci signifie que ces trois éléments doivent être situés dans la même dimension: la réflexion n'est pas possible, en réalité, dans un système à trois dimensions.
Les lois de la réflexion ne s’appliquent que lors des phénomènes de réflexion spéculaire.

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