Comment fonctionne un miroir ?

Un miroir est une surface conçue pour renvoyer la lumière de manière ordonnée. Son fonctionnement repose principalement sur la réflexion spéculaire : lorsque des rayons lumineux atteignent une surface suffisamment lisse, ils repartent dans une direction déterminée au lieu d’être dispersés dans toutes les directions. Cette propriété permet à un miroir de former une image exploitable par l’œil, qu’il s’agisse d’un miroir plan courant, d’un rétroviseur ou d’un instrument astronomique.

La loi de la réflexion

Lorsqu’un rayon lumineux rencontre la surface d’un miroir, on mesure son angle d’incidence par rapport à la normale, une ligne imaginaire perpendiculaire à la surface au point d’impact. Le rayon réfléchi repart en formant avec cette normale un angle égal à l’angle d’incidence. Cette règle explique pourquoi l’orientation du miroir détermine la direction dans laquelle la lumière est renvoyée. Dans une surface très lisse, les rayons provenant d’un même objet conservent une organisation suffisante pour produire une image nette. À l’inverse, sur une surface rugueuse, les orientations microscopiques varient d’un point à l’autre : la lumière est alors diffusée, comme sur un mur, et aucune image précise ne se forme.

Le rôle du revêtement réfléchissant

Un miroir domestique est généralement constitué d’une plaque de verre portant, sur sa face arrière, une fine couche métallique réfléchissante. L’aluminium ou l’argent sont notamment utilisés pour leurs propriétés optiques. Le verre donne à l’ensemble une surface plane et rigide, tout en protégeant le revêtement métallique contre les rayures et certaines dégradations. La lumière traverse donc le verre, atteint la couche réfléchissante, puis revient vers l’observateur. Le verre peut lui-même réfléchir une petite partie de la lumière à sa surface, mais c’est surtout la couche métallique qui assure la forte réflexion caractéristique du miroir. Dans certains instruments, le revêtement est placé sur la face avant afin d’éviter les effets liés à la traversée du verre ; on parle alors de miroir à première surface.

Comment l’image apparaît-elle ?

Pour nous voir dans un miroir plan, la lumière part de notre visage, se réfléchit sur la surface, puis entre dans nos yeux. Notre cerveau interprète ces rayons comme s’ils provenaient d’un point situé derrière le miroir : l’image est donc virtuelle, car la lumière ne se concentre pas réellement derrière la surface. Dans le cas idéal, cette image est droite, de même taille que l’objet et située à la même distance derrière le miroir que l’objet devant lui. Le miroir ne fabrique pas une copie matérielle de ce qui lui fait face ; il redirige la lumière de façon à permettre à l’œil de reconstituer l’apparence et la position de l’objet.

L’influence de la forme du miroir

La forme de la surface modifie la trajectoire des rayons réfléchis. Un miroir plan conserve une géométrie simple et sert notamment à l’observation ou au renvoi d’un faisceau. Un miroir concave, dont la surface réfléchissante est incurvée vers l’intérieur, peut faire converger des rayons parallèles vers une zone appelée foyer ; cette propriété est exploitée dans certains télescopes, projecteurs et dispositifs de concentration de la lumière. Un miroir convexe, bombé vers l’extérieur, fait au contraire diverger les rayons et offre un champ de vision plus large, au prix d’une image apparente plus petite. Dans tous les cas, la netteté dépend à la fois de la forme globale du miroir, de la régularité de sa surface et de la qualité de son revêtement.