Miroir - Mirror

Un miroir reflétant un vase
Un premier miroir de surface revêtu d'aluminium et rehaussé de revêtements diélectriques . L'angle de la lumière incidente (représentée à la fois par la lumière dans le miroir et l'ombre derrière) correspond à l'angle exact de réflexion (la lumière réfléchie brillant sur la table).
Miroir acoustique de 4,5 mètres (15 pieds) de haut près de Kilnsea Grange, East Yorkshire, Royaume-Uni, datant de la Première Guerre mondiale . Le miroir a amplifié le son des Zeppelins ennemis qui s'approchaient pour un microphone placé au point focal .

Un miroir est un objet qui reflète une image . La lumière qui rebondit sur un miroir montrera une image de tout ce qui se trouve devant elle, lorsqu'elle est focalisée à travers l'objectif de l'œil ou d'un appareil photo. Les miroirs inversent la direction de l'image dans un angle égal mais opposé à partir duquel la lumière l'éclaire. Cela permet au spectateur de se voir ou de voir des objets derrière eux, ou même des objets qui sont à un angle par rapport à eux mais hors de leur champ de vision, comme dans un coin. Les miroirs naturels existent depuis la préhistoire, comme la surface de l'eau, mais les gens fabriquent des miroirs à partir de divers matériaux depuis des milliers d'années, comme la pierre, les métaux et le verre. Dans les miroirs modernes, des métaux comme l'argent ou l'aluminium sont souvent utilisés en raison de leur haute réflectivité , appliqués en couche mince sur le verre en raison de sa surface naturellement lisse et très dure .

Un miroir est un réflecteur d' ondes . La lumière se compose d'ondes, et lorsque les ondes lumineuses se reflètent sur la surface plane d'un miroir, ces ondes conservent le même degré de courbure et de vergence , dans une direction égale mais opposée, que les ondes d'origine. Cela permet aux ondes de former une image lorsqu'elles sont focalisées à travers une lentille, comme si les ondes provenaient de la direction du miroir. La lumière peut également être représentée sous forme de rayons (lignes imaginaires rayonnant à partir de la source lumineuse, qui sont toujours perpendiculaires aux ondes). Ces rayons sont réfléchis à un angle égal mais opposé à partir duquel ils frappent le miroir (lumière incidente). Cette propriété, appelée réflexion spéculaire , distingue un miroir des objets qui diffusent de la lumière, brisant l'onde et la diffusant dans de nombreuses directions (comme la peinture blanc mat). Ainsi, un miroir peut être n'importe quelle surface dans laquelle la texture ou la rugosité de la surface est plus petite (plus lisse) que la longueur d' onde des ondes.

En regardant un miroir, on verra une image miroir ou une image réfléchie d'objets dans l'environnement, formée par la lumière émise ou diffusée par eux et réfléchie par le miroir vers ses yeux. Cet effet donne l'illusion que ces objets sont derrière le miroir, ou (parfois) devant lui . Lorsque la surface n'est pas plane, un miroir peut se comporter comme une lentille réfléchissante . Un miroir plan donnera une image non déformée d'apparence réelle, tandis qu'un miroir incurvé peut déformer, agrandir ou réduire l'image de diverses manières, tout en conservant les lignes, le contraste , la netteté , les couleurs et d'autres propriétés de l'image.

Un miroir est couramment utilisé pour s'inspecter, comme lors d' une toilette personnelle ; d'où le nom à l'ancienne en verre . Cet usage, qui date de la préhistoire, recoupe des usages en décoration et en architecture . Les miroirs sont également utilisés pour voir d'autres éléments qui ne sont pas directement visibles en raison d'obstructions ; les exemples incluent les rétroviseurs dans les véhicules, les miroirs de sécurité dans ou autour des bâtiments et les miroirs de dentiste . Les miroirs sont également utilisés dans les appareils optiques et scientifiques tels que les télescopes , les lasers , les caméras , les périscopes et les machines industrielles.

Les termes « miroir » et « réflecteur » peuvent être utilisés pour des objets qui reflètent tout autre type d’ondes. Un miroir acoustique réfléchit les ondes sonores. Des objets tels que des murs, des plafonds ou des formations rocheuses naturelles peuvent produire des échos , et cette tendance devient souvent un problème en ingénierie acoustique lors de la conception de maisons, d'auditoriums ou de studios d'enregistrement. Les miroirs acoustiques peuvent être utilisés pour des applications telles que les microphones paraboliques , les études atmosphériques , le sonar et la cartographie des fonds marins . Un miroir atomique réfléchit les ondes de matière et peut être utilisé pour l' interférométrie atomique et l' holographie atomique .

Histoire

À gauche : miroir en bronze, Nouvel Empire d'Égypte , XVIIIe dynastie , 1540-1296 av. J.-C., Cleveland Museum of Art (États-Unis)
À droite : femme assise tenant un miroir ; Grec ancien grenier à figures rouges lekythos par le peintre Sabouroff , c. 470-460 av. J.-C., Musée national d'archéologie, Athènes (Grèce)
Fresque romaine d'une femme fixant ses cheveux à l'aide d'un miroir, de Stabiae , Italie, 1er siècle après JC
'S'orner soi-même', détail de 'Admonitions of the Instructress to the Palace Ladies', copie de la dynastie Tang d'un original du peintre chinois Gu Kaizhi , ch. 344-405 après JC
Une sculpture d'une dame regardant dans un miroir, de Halebidu , Inde , 12ème siècle

Préhistoire

Les premiers miroirs utilisés par les humains étaient très probablement des bassins d'eau sombre et calme ou de l'eau collectée dans un récipient primitif quelconque. Les exigences pour faire un bon miroir sont une surface avec un degré de planéité très élevé (de préférence mais pas nécessairement avec une réflectivité élevée ), et une rugosité de surface inférieure à la longueur d'onde de la lumière.

Les premiers miroirs fabriqués étaient des morceaux de pierre polie comme l' obsidienne , un verre volcanique naturel . Des exemples de miroirs d'obsidienne trouvés en Anatolie (Turquie moderne) ont été datés d'environ 6000 avant JC. Des miroirs en cuivre poli ont été fabriqués en Mésopotamie à partir de 4000 av. Les miroirs en pierre polie d'Amérique centrale et d'Amérique du Sud datent d'environ 2000 av.

Âge du bronze au début du Moyen Âge

À l' âge du bronze, la plupart des cultures utilisaient des miroirs fabriqués à partir de disques polis de bronze , de cuivre , d' argent ou d'autres métaux. Les habitants de Kerma en Nubie étaient habiles dans la fabrication de miroirs. Des restes de leurs fours de bronze ont été retrouvés dans le temple de Kerma. En Chine, des miroirs en bronze ont été fabriqués vers 2000 av. J.-C., certains des premiers exemples de bronze et de cuivre étant produits par la culture Qijia . De tels miroirs métalliques sont restés la norme jusqu'à l' Antiquité gréco-romaine et tout au long du Moyen Âge en Europe . Pendant l' Empire romain, les miroirs en argent étaient largement utilisés, même par les servantes.

Le spéculum métallique est un alliage hautement réfléchissant de cuivre et d' étain qui était utilisé pour les miroirs jusqu'à il y a quelques siècles. De tels miroirs peuvent être originaires de Chine et d'Inde. Les miroirs en métal spéculum ou tout autre métal précieux étaient difficiles à produire et n'appartenaient qu'aux riches.

Les miroirs métalliques communs étaient ternis et nécessitaient un polissage fréquent. Les miroirs en bronze avaient une faible réflectivité et un mauvais rendu des couleurs , et les miroirs en pierre étaient bien pires à cet égard. Ces défauts expliquent la référence du Nouveau Testament dans 1 Corinthiens 13 à voir "comme dans un miroir, obscurément".

Le philosophe grec Socrate , de renommée « connais-toi toi-même », exhortait les jeunes à se regarder dans des miroirs afin que, s'ils étaient beaux, ils deviennent dignes de leur beauté, et s'ils étaient laids, ils sachent cacher leur honte par l'apprentissage.

Le verre a commencé à être utilisé pour les miroirs au 1er siècle de notre ère , avec le développement du verre sodocalcique et du verre soufflé . Le savant romain Pline l'Ancien prétend que les artisans de Sidon (le Liban actuel ) produisaient des miroirs en verre recouverts de plomb ou de feuilles d'or à l'arrière. Le métal offrait une bonne réflectivité et le verre offrait une surface lisse et protégeait le métal des rayures et du ternissement. Cependant, il n'y a aucune preuve archéologique de miroirs en verre avant le troisième siècle.

Ces premiers miroirs en verre étaient fabriqués en soufflant une bulle de verre, puis en coupant une petite section circulaire de 10 à 20 cm de diamètre. Leur surface était soit concave, soit convexe, et les imperfections avaient tendance à déformer l'image. Les miroirs recouverts de plomb étaient très minces pour éviter les fissures causées par la chaleur du métal en fusion. En raison de leur mauvaise qualité, de leur coût élevé et de leur petite taille, les miroirs en métal massif, principalement en acier, sont restés d'usage courant jusqu'à la fin du XIXe siècle.

Les miroirs en métal argenté ont été développés en Chine dès 500 CE. Le métal nu était recouvert d'un amalgame , puis chauffé jusqu'à ce que le mercure s'évapore.

Moyen Âge et Renaissance

Miroir en vermeil du XVIIIe siècle au Musée des Arts décoratifs de Strasbourg
Miroir à dos laqué incrusté de 4 phénix tenant des rubans dans leur gueule. Dynastie Tang. Xi;an ville orientale

L'évolution des miroirs en verre au Moyen Age a suivi l' amélioration de la fabrication du verre technologie. Les verriers français fabriquaient des plaques de verre plates en soufflant des bulles de verre, en les faisant tourner rapidement pour les aplatir et en découpant des rectangles. Une meilleure méthode, développée en Allemagne et perfectionnée à Venise au XVIe siècle, consistait à souffler un cylindre de verre, à en couper les extrémités, à le trancher sur toute sa longueur et à le dérouler sur une plaque chauffante plate. Les verriers vénitiens ont également adopté le verre au plomb pour les miroirs, en raison de sa clarté cristalline et de sa facilité de travail. Au XIe siècle, des miroirs en verre étaient produits dans l'Espagne mauresque .

Au début de la Renaissance européenne , une technique de dorure au feu s'est développée pour produire un revêtement d' étain uniforme et hautement réfléchissant pour les miroirs en verre. Le dos du verre était recouvert d'un amalgame étain-mercure, puis le mercure était évaporé en chauffant la pièce. Ce processus a causé moins de choc thermique au verre que l'ancienne méthode au plomb fondu. La date et le lieu de la découverte sont inconnus, mais au XVIe siècle, Venise était un centre de production de miroirs utilisant cette technique. Ces miroirs vénitiens mesuraient jusqu'à 40 pouces (100 cm) de côté.

Pendant un siècle, Venise a conservé le monopole de la technique de l'amalgame d'étain. Les miroirs vénitiens dans des cadres richement décorés servaient de décorations de luxe pour les palais de toute l'Europe et étaient très chers. Par exemple, à la fin du XVIIe siècle, la comtesse de Fiesque aurait troqué une ferme de blé entière contre un miroir, la considérant comme une bonne affaire. Cependant, à la fin de ce siècle, le secret a été divulgué à l'espionnage industriel. Les ateliers français ont réussi à industrialiser à grande échelle le procédé, rendant finalement les miroirs abordables pour les masses, malgré la toxicité de la vapeur de mercure.

Révolution industrielle

L'invention de la machine à ruban à la fin de la révolution industrielle a permis de produire en vrac des vitres modernes. L' usine Saint-Gobain , fondée par initiative royale en France, était un fabricant important, et le verre de Bohême et d'Allemagne, souvent un peu moins cher, était également important.

L'invention du miroir en verre argenté est attribuée au chimiste allemand Justus von Liebig en 1835. Son processus de dépôt humide impliquait le dépôt d'une fine couche d'argent métallique sur du verre par réduction chimique du nitrate d'argent . Ce procédé d' argenture a été adapté à la fabrication de masse et a conduit à une plus grande disponibilité de miroirs abordables.

Technologies contemporaines

Actuellement, les miroirs sont souvent produits par dépôt humide d'argent, ou parfois de nickel ou de chrome (ce dernier utilisé le plus souvent dans les rétroviseurs automobiles) par galvanoplastie directement sur le substrat de verre.

Les miroirs en verre pour instruments optiques sont généralement produits par des procédés de dépôt sous vide . Ces techniques peuvent être attribuées à des observations dans les années 1920 et 1930 que le métal était éjecté des électrodes dans les lampes à décharge gazeuse et condensé sur les parois de verre formant un revêtement semblable à un miroir. Le phénomène, appelé pulvérisation cathodique , a été développé en une méthode industrielle de revêtement métallique avec le développement de la technologie des semi - conducteurs dans les années 1970.

Un phénomène similaire avait été observé avec les ampoules à incandescence : le métal du filament chaud se sublimerait lentement et se condensait sur les parois de l'ampoule. Ce phénomène a été développé dans la méthode de revêtement par évaporation par Pohl et Pringsheim en 1912. John D. Strong a utilisé un revêtement par évaporation pour fabriquer les premiers miroirs de télescope revêtus d' aluminium dans les années 1930. Le premier miroir diélectrique a été créé en 1937 par Auwarter en utilisant du rhodium évaporé .

Le revêtement métallique des miroirs en verre est généralement protégé de l'abrasion et de la corrosion par une couche de peinture appliquée dessus. Les miroirs pour instruments optiques ont souvent la couche métallique sur la face avant, de sorte que la lumière n'a pas à traverser deux fois le verre. Dans ces miroirs, le métal peut être protégé par un mince revêtement transparent d'un matériau non métallique ( diélectrique ). Le premier miroir métallique à être enrichi d'un revêtement diélectrique de dioxyde de silicium a été créé par Hass en 1937. En 1939, chez Schott Glass , Walter Geffcken a inventé les premiers miroirs diélectriques utilisant des revêtements multicouches.

Miroirs ardents

Les Grecs de l'Antiquité classique étaient habitués à utiliser des miroirs pour concentrer la lumière. Les miroirs paraboliques ont été décrits et étudiés par le mathématicien Dioclès dans son ouvrage On Burning Mirrors . Ptolémée a mené un certain nombre d'expériences avec des miroirs incurvés en fer poli et a discuté des miroirs plans, sphériques convexes et sphériques concaves dans son Optique .

Les miroirs paraboliques ont également été décrits par le mathématicien califat Ibn Sahl au Xe siècle. Le savant Ibn al-Haytham a discuté des miroirs concaves et convexes dans les géométries cylindriques et sphériques , a effectué un certain nombre d'expériences avec des miroirs et a résolu le problème de trouver le point sur un miroir convexe auquel un rayon provenant d'un point est réfléchi vers un autre point.

Types de miroirs

Un miroir incurvé au musée Universum de Mexico. L'image se divise entre les courbes convexes et concaves.
Un grand miroir convexe. Les distorsions de l'image augmentent avec la distance de visualisation.

Les miroirs peuvent être classés de plusieurs manières ; y compris par la forme, le support et les matériaux réfléchissants, les méthodes de fabrication et l'application prévue.

Par forme

Les formes de miroir typiques sont planes , convexes et concaves .

La surface des miroirs incurvés fait souvent partie d'une sphère . Les miroirs destinés à concentrer avec précision des rayons de lumière parallèles en un point sont généralement fabriqués sous la forme d'un paraboloïde de révolution à la place ; ils sont utilisés dans les télescopes (des ondes radio aux rayons X), dans les antennes pour communiquer avec les satellites de diffusion et dans les fours solaires . Un miroir segmenté , composé de plusieurs miroirs plats ou incurvés, correctement placés et orientés, peut être utilisé à la place.

Les miroirs destinés à concentrer la lumière du soleil sur un long tuyau peuvent être un cylindre circulaire ou un cylindre parabolique .

Par matériau structurel

Le matériau structurel le plus courant pour les miroirs est le verre, en raison de sa transparence, de sa facilité de fabrication, de sa rigidité, de sa dureté et de sa capacité à obtenir une finition lisse.

Rétroviseurs argentés

Les miroirs les plus courants sont constitués d'une plaque de verre transparent, avec une fine couche réfléchissante à l'arrière (le côté opposé à la lumière incidente et réfléchie) renforcée par un revêtement qui protège cette couche contre l'abrasion, le ternissement et la corrosion . Le verre est généralement du verre sodocalcique, mais le verre au plomb peut être utilisé pour des effets décoratifs, et d'autres matériaux transparents peuvent être utilisés pour des applications spécifiques.

Une plaque de plastique transparent peut être utilisée à la place du verre, pour un poids plus léger ou une résistance aux chocs. Alternativement, un film plastique transparent flexible peut être collé sur la surface avant et/ou arrière du miroir, pour éviter les blessures en cas de bris du miroir. Des lettrages ou des motifs décoratifs peuvent être imprimés sur la face avant du verre, ou formés sur la couche réfléchissante. La surface avant peut avoir un revêtement antireflet .

Rétroviseurs avant argentés

Les miroirs réfléchissants sur la surface avant (du même côté de la lumière incidente et réfléchie) peuvent être constitués de n'importe quel matériau rigide. Le matériau de support n'a pas nécessairement besoin d'être transparent, mais les miroirs de télescope utilisent souvent du verre de toute façon. Souvent, un revêtement protecteur transparent est ajouté au-dessus de la couche réfléchissante, pour la protéger contre l'abrasion, le ternissement et la corrosion, ou pour absorber certaines longueurs d'onde.

Miroirs flexibles

Des miroirs en plastique souple et mince sont parfois utilisés pour la sécurité, car ils ne peuvent pas se briser ou produire des flocons pointus. Leur planéité est obtenue en les étirant sur un cadre rigide. Ceux-ci sont généralement constitués d'une couche d'aluminium évaporé entre deux fines couches de plastique transparent.

Par matériau réfléchissant

Une pile de miroirs diélectriques fonctionne sur le principe de l' interférence en couches minces . Chaque couche a un indice de réfraction différent , permettant à chaque interface de produire une petite quantité de réflexion. Lorsque l'épaisseur des couches est proportionnelle à la longueur d'onde choisie, les réflexions multiples interfèrent de manière constructive . Les piles peuvent comprendre de quelques à des centaines de couches individuelles.
Un miroir chaud utilisé dans un appareil photo pour réduire les yeux rouges

Dans les miroirs courants, la couche réfléchissante est généralement un métal comme l'argent, l'étain, le nickel ou le chrome , déposé par un procédé humide ; ou de l'aluminium, déposé par pulvérisation cathodique ou évaporation sous vide. La couche réfléchissante peut également être constituée d'une ou plusieurs couches de matériaux transparents avec des indices de réfraction appropriés .

Le matériau structurel peut être un métal, auquel cas la couche réfléchissante peut être juste la surface de celui-ci. Les plats concaves en métal sont souvent utilisés pour refléter la lumière infrarouge (comme dans les radiateurs ) ou les micro - ondes (comme dans les antennes de télévision par satellite). Les télescopes à métal liquide utilisent une surface de métal liquide comme le mercure.

Les miroirs qui ne reflètent qu'une partie de la lumière, tout en transmettant une partie du reste, peuvent être fabriqués avec des couches métalliques très minces ou des combinaisons appropriées de couches diélectriques. Ils sont généralement utilisés comme séparateurs de faisceaux . Un miroir dichroïque , en particulier, a une surface qui réfléchit certaines longueurs d'onde de la lumière, tout en laissant passer d'autres longueurs d'onde. Un miroir froid est un miroir dichroïque qui réfléchit efficacement tout le spectre de la lumière visible tout en transmettant les longueurs d' onde infrarouges . Un miroir chaud est le contraire : il réfléchit la lumière infrarouge tout en transmettant la lumière visible. Les miroirs dichroïques sont souvent utilisés comme filtres pour éliminer les composants indésirables de la lumière dans les appareils photo et les instruments de mesure.

Dans les télescopes à rayons X , les rayons X se réfléchissent sur une surface métallique très précise à des angles presque rasants, et seule une petite fraction des rayons est réfléchie. Dans les miroirs relativistes volants conçus pour les lasers à rayons X , la surface réfléchissante est une onde de choc sphérique ( onde de sillage) créée dans un plasma de faible densité par une impulsion laser très intense, et se déplaçant à une vitesse extrêmement élevée.

Miroirs optiques non linéaires

Un miroir à conjugaison de phase utilise une optique non linéaire pour inverser la différence de phase entre les faisceaux incidents. De tels miroirs peuvent être utilisés, par exemple, pour une combinaison de faisceaux cohérents. Les applications utiles sont l'autoguidage des faisceaux laser et la correction des distorsions atmosphériques dans les systèmes d'imagerie.

Principes physiques

Un miroir réfléchit les ondes lumineuses vers l'observateur, préservant la courbure et la divergence de l'onde, pour former une image lorsqu'elle est focalisée à travers le cristallin de l'œil. L'angle de l'onde incidente, lorsqu'elle traverse la surface du miroir, correspond à l'angle de l'onde réfléchie.

Lorsqu'un faisceau de lumière suffisamment étroit est réfléchi en un point d'une surface, la direction normale de la surface sera la bissectrice de l'angle formé par les deux faisceaux en ce point. C'est-à-dire que le vecteur directionnel vers la source des faisceaux incidents, le vecteur normal et le vecteur directionnel du faisceau réfléchi seront coplanaires et l'angle entre et sera égal à l' angle d'incidence entre et , mais de signe opposé.

Cette propriété peut s'expliquer par la physique d'une onde électromagnétique plane incidente sur une surface plane électriquement conductrice ou dont la vitesse de la lumière change brusquement, comme entre deux matériaux d'indices de réfraction différents.

  • Lorsque des faisceaux de lumière parallèles sont réfléchis sur une surface plane, les rayons réfléchis seront également parallèles.
  • Si la surface réfléchissante est concave, les faisceaux réfléchis seront convergents , au moins dans une certaine mesure et à une certaine distance de la surface.
  • Un miroir convexe, d'autre part, réfléchira des rayons parallèles vers des directions divergentes .

Plus précisément, un miroir parabolique concave (dont la surface fait partie d'un paraboloïde de révolution) réfléchira les rayons qui sont parallèles à son axe en rayons qui passent par son foyer . Inversement, un miroir concave parabolique réfléchira tout rayon provenant de son foyer vers une direction parallèle à son axe. Si une surface de miroir concave fait partie d'un ellipsoïde allongé , elle réfléchira tout rayon provenant d'un foyer vers l'autre foyer.

Un miroir parabolique convexe, par contre, réfléchira les rayons parallèles à son axe en rayons qui semblent émaner du foyer de la surface, derrière le miroir. Inversement, il réfléchira les rayons entrants qui convergent vers ce point en rayons parallèles à l'axe. Un miroir convexe qui fait partie d'un ellipsoïde allongé réfléchira les rayons qui convergent vers un foyer en rayons divergents qui semblent émaner de l'autre foyer.

Les miroirs sphériques ne réfléchissent pas les rayons parallèles aux rayons qui convergent ou divergent à partir d'un seul point, ou vice versa, en raison de l'aberration sphérique . Cependant, un miroir sphérique dont le diamètre est suffisamment petit par rapport au rayon de la sphère se comportera de manière très similaire à un miroir parabolique dont l'axe passe par le centre du miroir et le centre de cette sphère ; de sorte que les miroirs sphériques peuvent remplacer les miroirs paraboliques dans de nombreuses applications.

Une aberration similaire se produit avec les miroirs paraboliques lorsque les rayons incidents sont parallèles entre eux mais pas parallèles à l'axe du miroir, ou divergent d'un point qui n'est pas le foyer - comme lorsque vous essayez de former une image d'un objet proche du miroir ou s'étend sur un grand angle vu de lui. Cependant, cette aberration peut être suffisamment faible si l'image objet est suffisamment éloignée du miroir et s'étend sur un angle suffisamment petit autour de son axe.

Images miroir

Un miroir inverse une image dans la direction de l' angle d'incidence normal . Lorsque la surface est à un angle horizontal de 90° par rapport à l'objet, l'image apparaît inversée à 180° le long de la verticale (la droite et la gauche restent du bon côté, mais l'image apparaît à l'envers), car l'angle d'incidence normal pointe vers le bas verticalement vers l'eau.
Un miroir renvoie une image réelle à l'observateur, formant une image virtuelle ; une illusion perceptive que les objets dans l'image sont derrière la surface du miroir.

Les miroirs renvoient une image à l'observateur. Cependant, contrairement à une image projetée sur un écran, une image n'existe pas réellement à la surface du miroir. Par exemple, lorsque deux personnes se regardent dans un miroir, les deux voient des images différentes sur la même surface. Lorsque les ondes lumineuses convergent à travers le cristallin de l'œil, elles interfèrent les unes avec les autres pour former l'image à la surface de la rétine , et puisque les deux spectateurs voient des ondes provenant de directions différentes, chacun voit une image différente dans le même miroir. Ainsi, les images observées dans un miroir dépendent de l'angle du miroir par rapport à l'œil. L'angle entre l'objet et l'observateur est toujours le double de l'angle entre l'œil et la normale, ou la direction perpendiculaire à la surface. Cela permet aux animaux ayant une vision binoculaire de voir l'image réfléchie avec une perception de la profondeur et en trois dimensions.

Le miroir forme une image virtuelle de tout ce qui se trouve dans l'angle opposé du spectateur, ce qui signifie que les objets de l'image semblent exister dans une ligne de vue directe - derrière la surface du miroir - à égale distance de leur position devant le miroir. Les objets derrière l'observateur, ou entre l'observateur et le miroir, sont réfléchis vers l'observateur sans aucun changement réel d'orientation ; les ondes lumineuses sont simplement inversées dans une direction perpendiculaire au miroir. Cependant, lorsque le spectateur fait face à l'objet et que le miroir est à un angle entre eux, l'image apparaît inversée à 180° le long de la direction de l'angle.

Les objets vus dans un miroir (plan) apparaîtront latéralement inversés (par exemple, si l'on lève la main droite, la main gauche de l'image semblera monter dans le miroir), mais pas verticalement inversés (dans l'image, la tête d'une personne apparaît toujours au-dessus leur corps). Cependant, un miroir n'échange généralement pas la gauche et la droite, pas plus qu'il n'échange le haut et le bas. Un miroir inverse généralement l'axe avant-arrière. Pour être précis, il inverse l'objet dans la direction perpendiculaire à la surface du miroir (la normale). Étant donné que la gauche et la droite sont définies par rapport à l'avant-arrière et de haut en bas, le "retournement" de l'avant et de l'arrière entraîne la perception d'une inversion gauche-droite dans l'image. (c'est-à-dire : lorsqu'une personne lève la main gauche, la main gauche réelle se lève dans le miroir, mais donne l'illusion d'une main droite qui lève parce que l'image semble leur faire face. S'ils se tiennent de côté d'un miroir, le miroir inverse vraiment la gauche et la droite, c'est-à-dire que les objets qui sont physiquement plus proches du miroir apparaissent toujours plus proches dans l'image virtuelle, et les objets plus éloignés de la surface apparaissent toujours symétriquement plus loin quel que soit l'angle.)

Regarder une image de soi avec l'axe avant-arrière inversé entraîne la perception d'une image avec son axe gauche-droit inversé. Lorsqu'elle est reflétée dans le miroir, la main droite d'une personne reste directement opposée à sa vraie main droite, mais elle est perçue par l'esprit comme la main gauche dans l'image. Lorsqu'une personne se regarde dans un miroir, l'image est en fait inversée, ce qui est un effet similaire à l' illusion du masque creux . Notez qu'une image miroir est fondamentalement différente de l'objet et ne peut pas être reproduite en faisant simplement pivoter l'objet.

Pour les choses qui peuvent être considérées comme des objets bidimensionnels (comme le texte), l'inversion recto-verso ne peut généralement pas expliquer l'inversion observée. Une image est une représentation bidimensionnelle d'un espace tridimensionnel, et parce qu'elle existe dans un plan bidimensionnel , une image peut être vue de face ou de dos. De la même manière que le texte sur une feuille de papier apparaît inversé s'il est tenu à la lumière et vu de dos, le texte tenu face à un miroir apparaîtra inversé, car l'image du texte est toujours tournée vers l'observateur. Une autre façon de comprendre les inversions observées dans les images d'objets effectivement bidimensionnels est que l'inversion de la gauche et de la droite dans un miroir est due à la façon dont les êtres humains perçoivent leur environnement. Le reflet d'une personne dans un miroir semble être une vraie personne qui lui fait face, mais pour que cette personne se fasse vraiment face (c'est-à-dire des jumeaux), il faudrait que l'une se tourne physiquement et fasse face à l'autre, provoquant un véritable échange de droite et de gauche. Un miroir provoque une illusion d'inversion gauche-droite car la gauche et la droite n'ont pas été échangées lorsque l'image semble s'être retournée pour faire face au spectateur. La navigation égocentrique du spectateur (gauche et droite par rapport au point de vue de l'observateur ; c'est-à-dire : « ma gauche... ») est inconsciemment remplacée par sa navigation allocentrique (gauche et droite en ce qui concerne le point de vue d'un autre ; « ... votre droite") lors du traitement de l'image virtuelle de la personne apparente derrière le miroir. De même, le texte vu dans un miroir devrait être physiquement retourné, face à l'observateur et éloigné de la surface, en permutant réellement à gauche et à droite, pour être lu dans le miroir.

Propriétés optiques

Réflectivité

Quatre miroirs différents, montrant la différence de réflectivité. Dans le sens horaire à partir du coin supérieur gauche : diélectrique (80 %), aluminium (85 %), chrome (25 %) et argent rehaussé (99,9 %). Tous sont des rétroviseurs de première surface, à l'exception du rétroviseur chromé. Le miroir diélectrique réfléchit la lumière jaune de la première surface, mais agit comme un revêtement antireflet sur la lumière violette, produisant ainsi une réflexion fantôme de l'ampoule à partir de la deuxième surface.

La réflectivité d'un miroir est déterminée par le pourcentage de lumière réfléchie par rapport au total de la lumière incidente. La réflectivité peut varier avec la longueur d'onde. Tout ou partie de la lumière non réfléchie est absorbée par le miroir, alors que dans certains cas une partie peut également être transmise à travers. Bien qu'une petite partie de la lumière soit absorbée par le revêtement, la réflectivité est généralement plus élevée pour les miroirs de première surface, éliminant à la fois les pertes de réflexion et d'absorption du substrat. La réflectivité est souvent déterminée par le type et l'épaisseur du revêtement. Lorsque l'épaisseur du revêtement est suffisante pour empêcher la transmission, toutes les pertes se produisent en raison de l'absorption. L'aluminium est plus dur, moins cher et plus résistant au ternissement que l'argent, et reflétera 85 à 90 % de la lumière dans la plage visible à proche de l'ultraviolet, mais subit une baisse de sa réflectance entre 800 et 900 nm. L'or est très doux et facilement rayable, coûteux, mais ne ternit pas. L'or réfléchit à plus de 96 % la lumière infrarouge proche et lointaine entre 800 et 12 000 nm, mais réfléchit mal la lumière visible avec des longueurs d'onde inférieures à 600 nm (jaune). L'argent est cher, doux et se ternit rapidement, mais a la réflectivité la plus élevée dans le visuel à proche infrarouge de tous les métaux. L'argent peut réfléchir jusqu'à 98 ou 99 % de la lumière sur des longueurs d'onde aussi longues que 2000 nm, mais perd presque toute sa réflectivité aux longueurs d'onde inférieures à 350 nm. Les miroirs diélectriques peuvent refléter plus de 99,99 % de la lumière, mais uniquement pour une gamme étroite de longueurs d'onde, allant d'une bande passante de seulement 10 nm à 100 nm pour les lasers accordables . Cependant, les revêtements diélectriques peuvent également améliorer la réflectivité des revêtements métalliques et les protéger des rayures ou du ternissement. Les matériaux diélectriques sont généralement très durs et relativement bon marché, mais le nombre de couches nécessaires en fait généralement un processus coûteux. Dans les miroirs à faibles tolérances, l'épaisseur du revêtement peut être réduite pour réduire les coûts et simplement recouverte de peinture pour absorber la transmission.

Qualité de surface

Les erreurs de planéité, telles que les dunes ondulées sur la surface, produisaient ces artefacts, cette distorsion et cette faible qualité d'image dans la réflexion en champ lointain d'un miroir domestique.

La qualité de surface, ou précision de surface, mesure les écarts par rapport à une forme de surface parfaite et idéale. L'augmentation de la qualité de surface réduit la distorsion, les artefacts et les aberrations dans les images, et aide à augmenter la cohérence , la collimation et à réduire la divergence indésirable dans les faisceaux. Pour les miroirs plans, cela est souvent décrit en termes de planéité , tandis que d'autres formes de surface sont comparées à une forme idéale. La qualité de surface est généralement mesurée avec des éléments tels que des interféromètres ou des plats optiques , et est généralement mesurée en longueurs d'onde de lumière (λ). Ces écarts peuvent être beaucoup plus grands ou beaucoup plus petits que la rugosité de surface. Un miroir domestique normal fabriqué avec du verre flotté peut avoir des tolérances de planéité aussi basses que 9-14λ par pouce (25,4 mm), ce qui équivaut à un écart de 5600 à 8800 nanomètres par rapport à une planéité parfaite. Les miroirs rectifiés et polis avec précision destinés aux lasers ou aux télescopes peuvent avoir des tolérances aussi élevées que λ/50 (1/50 de la longueur d'onde de la lumière, soit environ 12 nm) sur toute la surface. La qualité de surface peut être affectée par des facteurs tels que les changements de température, les contraintes internes dans le substrat ou même les effets de flexion qui se produisent lors de la combinaison de matériaux avec des coefficients de dilatation thermique différents , similaires à un bilame .

Rugosité de surface

La rugosité de surface décrit la texture de la surface, souvent en termes de profondeur des rayures microscopiques laissées par les opérations de polissage. La rugosité de la surface détermine la quantité de réflexion spéculaire et la quantité diffuse, contrôlant la netteté ou le flou de l'image.

Pour une réflexion parfaitement spéculaire, la rugosité de surface doit être maintenue inférieure à la longueur d'onde de la lumière. Les micro-ondes, qui ont parfois une longueur d'onde supérieure à un pouce (~ 25 mm) peuvent se refléter spéculairement sur une porte grillagée en métal, des calottes glaciaires continentales ou du sable du désert, tandis que la lumière visible, ayant des longueurs d'onde de quelques centaines de nanomètres seulement (quelques cent millièmes de pouce), doit rencontrer une surface très lisse pour produire une réflexion spéculaire. Pour les longueurs d'onde qui approchent ou sont même plus courtes que le diamètre des atomes , comme les rayons X , la réflexion spéculaire ne peut être produite que par des surfaces qui sont à une incidence rasante des rayons.

La rugosité de surface est généralement mesurée en microns , en longueur d'onde ou en taille de grain , avec ~ 80 000 à 100 000 grains ou ~ ½ à ¼λ étant la « qualité optique ».

Transmissivité

Un coupleur de sortie laser diélectrique réfléchissant à 75-80% entre 500 et 600 nm, sur un prisme en coin de 3° en verre de quartz . À gauche : Le miroir est hautement réfléchissant au jaune et au vert mais hautement transmissif au rouge et au bleu. À droite : le miroir transmet 25 % de la lumière laser à 589 nm. Parce que les particules de fumée diffractent plus de lumière qu'elles n'en réfléchissent, le faisceau apparaît beaucoup plus lumineux lorsqu'il se réfléchit vers l'observateur.

La transmissivité est déterminée par le pourcentage de lumière transmise par la lumière incidente. La transmissivité est généralement la même pour les première et deuxième surfaces. La lumière transmise et réfléchie combinée, soustraite de la lumière incidente, mesure la quantité absorbée à la fois par le revêtement et le substrat. Pour les miroirs transmissifs, tels que les miroirs sans tain, les diviseurs de faisceau ou les coupleurs de sortie laser , la transmissivité du miroir est une considération importante. La transmissivité des revêtements métalliques est souvent déterminée par leur épaisseur. Pour les séparateurs de faisceau ou les coupleurs de sortie de précision, l'épaisseur du revêtement doit être maintenue à des tolérances très élevées pour transmettre la quantité appropriée de lumière. Pour les miroirs diélectriques, l'épaisseur de la couche doit toujours être maintenue à des tolérances élevées, mais c'est souvent plus le nombre de couches individuelles qui détermine la transmissivité. Pour le substrat, le matériau utilisé doit également avoir une bonne transmissivité aux longueurs d'onde choisies. Le verre est un substrat approprié pour la plupart des applications de lumière visible, mais d'autres substrats tels que le séléniure de zinc ou le saphir synthétique peuvent être utilisés pour les longueurs d'onde infrarouges ou ultraviolettes.

Coin

Les erreurs de coin sont causées par la déviation des surfaces par rapport au parallélisme parfait. Un coin optique est l'angle formé entre deux surfaces planes (ou entre les plans principaux des surfaces courbes) en raison d'erreurs ou de limitations de fabrication, faisant qu'un bord du miroir est légèrement plus épais que l'autre. Presque tous les miroirs et optiques à faces parallèles ont un léger degré de coin, qui est généralement mesuré en secondes ou minutes d'arc . Pour les miroirs de première surface, les cales peuvent introduire des écarts d'alignement dans le matériel de montage. Pour les miroirs de seconde surface ou transmissifs, les coins peuvent avoir un effet prismatique sur la lumière, en déviant sa trajectoire ou, dans une très faible mesure, sa couleur, provoquant des aberrations chromatiques et autres . Dans certains cas, un léger coin est souhaitable, comme dans certains systèmes laser où les réflexions parasites de la surface non revêtue sont mieux dispersées que réfléchies à travers le support.

Défauts de surface

Les défauts de surface sont des imperfections discontinues à petite échelle dans le lissé de la surface. Les défauts de surface sont plus grands (dans certains cas beaucoup plus grands) que la rugosité de surface, mais n'affectent que de petites portions localisées de la surface entière. Celles-ci se présentent généralement sous forme de rayures, de creux, de piqûres (souvent dues à des bulles dans le verre), de lisses (rayures d'opérations de polissage antérieures à gros grains qui n'ont pas été complètement éliminées par les grains de polissage ultérieurs), d'éclats de bord ou de défauts dans le revêtement. Ces défauts sont souvent un effet secondaire inévitable des limitations de fabrication, à la fois en termes de coût et de précision de la machine. S'ils sont maintenus suffisamment bas, dans la plupart des applications, ces défauts auront rarement un effet négatif, à moins que la surface ne soit située sur un plan d'image où ils apparaîtront directement. Pour les applications qui nécessitent une diffusion de la lumière extrêmement faible, une réflectance extrêmement élevée ou une faible absorption en raison de niveaux d'énergie élevés qui pourraient détruire le miroir, comme les lasers ou les interféromètres de Fabry-Pérot , les défauts de surface doivent être réduits au minimum.

Fabrication

Polissage du miroir primaire du télescope spatial Hubble . Une déviation de la qualité de surface d'environ 4λ a initialement donné des images médiocres, qui ont finalement été compensées par l'utilisation d' optiques correctives .

Les miroirs sont généralement fabriqués en polissant un matériau naturellement réfléchissant, tel que le métal spéculum, ou en appliquant un revêtement réfléchissant sur un substrat poli approprié .

Dans certaines applications, généralement celles qui sont sensibles aux coûts ou qui nécessitent une grande durabilité, comme pour le montage dans une cellule de prison, les miroirs peuvent être fabriqués à partir d'un seul matériau en vrac tel que du métal poli. Cependant, les métaux sont constitués de petits cristaux (grains) séparés par des joints de grains qui peuvent empêcher la surface d'atteindre un lissé optique et une réflectivité uniforme.

enrobage

Argenture

Le revêtement du verre avec une couche réfléchissante d'un métal est généralement appelé « argenture », même si le métal peut ne pas être de l'argent. Actuellement, les principaux procédés sont la galvanoplastie , le dépôt chimique « humide » et le dépôt sous vide. Les miroirs métalliques à revêtement frontal atteignent des réflectivités de 90 à 95 % lorsqu'ils sont neufs.

Revêtement diélectrique

Les applications nécessitant une plus grande réflectivité ou une plus grande durabilité, où une large bande passante n'est pas essentielle, utilisent des revêtements diélectriques , qui peuvent atteindre des réflectivités aussi élevées que 99,997% sur une plage limitée de longueurs d'onde. Parce qu'ils sont souvent chimiquement stables et ne conduisent pas l'électricité, les revêtements diélectriques sont presque toujours appliqués par des méthodes de dépôt sous vide, et le plus souvent par dépôt par évaporation. Comme les revêtements sont généralement transparents, les pertes par absorption sont négligeables. Contrairement aux métaux, la réflectivité des revêtements diélectriques individuels est fonction de la loi de Snell connue sous le nom d' équations de Fresnel , déterminée par la différence d' indice de réfraction entre les couches. Par conséquent, l'épaisseur et l'indice des revêtements peuvent être ajustés pour être centrés sur n'importe quelle longueur d'onde. Le dépôt sous vide peut être réalisé de plusieurs manières, y compris la pulvérisation cathodique, le dépôt par évaporation, le dépôt à l'arc, le dépôt de gaz réactif et le placage ionique, entre autres.

Façonnage et polissage

Tolérances

Les miroirs peuvent être fabriqués selon une large gamme de tolérances techniques , y compris la réflectivité , la qualité de surface , la rugosité de surface ou la transmissivité , selon l'application souhaitée. Ces tolérances peuvent aller de larges, comme celles trouvées dans un miroir domestique normal, à extrêmement étroites, comme celles utilisées dans les lasers ou les télescopes. Le resserrement des tolérances permet une imagerie ou une transmission de faisceau meilleure et plus précise sur de plus longues distances. Dans les systèmes d'imagerie, cela peut aider à réduire les anomalies ( artefacts ), la distorsion ou le flou, mais à un coût beaucoup plus élevé. Lorsque les distances d'observation sont relativement proches ou que la précision élevée n'est pas un problème, des tolérances plus larges peuvent être utilisées pour fabriquer des miroirs efficaces à des coûts abordables.

Applications

Une psyché
Reflets dans un miroir convexe sphérique. Le photographe est vu en haut à droite.
Un rétroviseur sur une voiture de course
Rétroviseur

Soins de beauté personnels

Les miroirs sont couramment utilisés comme aides à la toilette personnelle . Ils peuvent aller de petites tailles, bonnes à transporter avec soi, à la taille complète du corps ; ils peuvent être portatifs, mobiles, fixes ou réglables. Un exemple classique de ce dernier est la psyché , qui peut être inclinée.

Sécurité et visualisation plus facile

Miroirs convexes
Miroir convexe placé au garage de stationnement .
Les rétroviseurs convexes offrent un champ de vision plus large que les rétroviseurs plats et sont souvent utilisés sur les véhicules, en particulier les gros camions, pour minimiser les angles morts . Ils sont parfois placés aux carrefours routiers et aux coins de sites tels que les parkings pour permettre aux gens de voir autour des coins pour éviter de s'écraser sur d'autres véhicules ou des caddies . Ils sont également parfois utilisés dans le cadre de systèmes de sécurité, de sorte qu'une seule caméra vidéo peut afficher plus d'un angle à la fois. Les miroirs convexes comme décoration sont utilisés dans la décoration intérieure pour fournir un effet principalement expérientiel.
Miroirs buccaux ou "miroirs dentaires"
Les miroirs buccaux ou « miroirs dentaires » sont utilisés par les dentistes pour permettre une vision indirecte et un éclairage dans la bouche. Leurs surfaces réfléchissantes peuvent être planes ou courbes. Les miroirs buccaux sont également couramment utilisés par les mécaniciens pour permettre la vision dans les espaces restreints et dans les coins des équipements.
Rétroviseurs
Les rétroviseurs sont largement utilisés dans et sur les véhicules (comme les automobiles ou les vélos), pour permettre aux conducteurs de voir les autres véhicules arriver derrière eux. Sur les lunettes de soleil de recul, l'extrémité gauche du verre gauche et l'extrémité droite du verre droit fonctionnent comme des miroirs.

Rétroviseurs et vitres sans tain

Rétroviseurs sans tain
Les miroirs sans tain (également appelés miroirs sans tain) fonctionnent en écrasant la faible lumière transmise avec une lumière réfléchie brillante. Un véritable miroir sans tain qui permet réellement à la lumière d'être transmise dans une seule direction sans nécessiter d'énergie externe n'est pas possible car il viole la deuxième loi de la thermodynamique .:
Fenêtres à sens unique
Les fenêtres unidirectionnelles peuvent être conçues pour fonctionner avec de la lumière polarisée en laboratoire sans violer la deuxième loi. C'est un paradoxe apparent qui a déconcerté certains grands physiciens, bien qu'il ne permette pas un miroir sans tain pratique pour une utilisation dans le monde réel. Les isolateurs optiques sont des dispositifs unidirectionnels couramment utilisés avec les lasers.

Signalisation

Avec le soleil comme source lumineuse, un miroir peut être utilisé pour signaler par des variations dans l'orientation du miroir. Le signal peut être utilisé sur de longues distances, éventuellement jusqu'à 60 kilomètres (37 mi) par temps clair. Cette technique était utilisée par les tribus amérindiennes et de nombreuses armées pour transmettre des informations entre des avant-postes éloignés.

Les miroirs peuvent également être utilisés pour la recherche afin d'attirer l'attention des équipes de recherche et de sauvetage . Des types de miroirs spécialisés sont disponibles et sont souvent inclus dans les kits de survie militaires .

La technologie

Télévisions et projecteurs

Les miroirs microscopiques sont un élément central de bon nombre des plus grands téléviseurs et vidéoprojecteurs haute définition . Une technologie courante de ce type est le DLP de Texas Instruments . Une puce DLP est une micropuce de la taille d'un timbre-poste dont la surface est un réseau de millions de miroirs microscopiques. L'image est créée lorsque les miroirs individuels se déplacent pour refléter la lumière vers la surface de projection ( pixel activé ) ou vers une surface absorbant la lumière (pixel désactivé).

D'autres technologies de projection impliquant des miroirs incluent LCoS . Comme une puce DLP, LCoS est une micropuce de taille similaire, mais plutôt que des millions de miroirs individuels, il existe un seul miroir activement protégé par une matrice à cristaux liquides avec jusqu'à des millions de pixels . L'image, formée sous forme de lumière, est soit réfléchie vers la surface de projection (pixel activé), soit absorbée par les pixels LCD activés (pixel désactivé). Les téléviseurs et projecteurs basés sur LCoS utilisent souvent 3 puces, une pour chaque couleur primaire.

De grands miroirs sont utilisés dans les téléviseurs à rétroprojection. La lumière (par exemple d'un DLP comme mentionné ci-dessus) est "pliée" par un ou plusieurs miroirs de sorte que le téléviseur soit compact.

Énergie solaire

Cuvettes paraboliques près de Harper Lake en Californie

Les miroirs font partie intégrante d'une centrale solaire . Celui montré dans l'image adjacente utilise l'énergie solaire concentrée à partir d'un réseau de creux paraboliques .

Instruments

Segments de miroir E-ELT à l' essai

Les télescopes et autres instruments de précision utilisent des miroirs avant argentés ou de première surface , où la surface réfléchissante est placée sur la surface avant (ou première) du verre (cela élimine la réflexion de la surface du verre que les miroirs arrière ordinaires ont). Certains d'entre eux utilisent de l'argent, mais la plupart sont en aluminium, qui est plus réfléchissant aux courtes longueurs d'onde que l'argent. Tous ces revêtements sont facilement endommagés et nécessitent une manipulation spéciale. Ils reflètent 90 à 95 % de la lumière incidente lorsqu'ils sont neufs. Les revêtements sont généralement appliqués par dépôt sous vide . Une surcouche protectrice est généralement appliquée avant que le miroir ne soit retiré du vide, car le revêtement commence sinon à se corroder dès qu'il est exposé à l'oxygène et à l'humidité de l'air. Les rétroviseurs avant argentés doivent être refaits de temps en temps pour conserver leur qualité. Il existe des miroirs optiques tels que les miroirs mangin qui sont des miroirs de seconde surface (revêtement réfléchissant sur la surface arrière) dans le cadre de leurs conceptions optiques, généralement pour corriger les aberrations optiques .

Miroir à coque mince déformable. Il mesure 1120 millimètres de diamètre mais seulement 2 millimètres d'épaisseur, ce qui le rend beaucoup plus mince que la plupart des fenêtres en verre.

La réflectivité du revêtement miroir peut être mesurée à l'aide d'un réflectomètre et pour un métal particulier, elle sera différente pour différentes longueurs d'onde de lumière. Ceci est exploité dans certains travaux d' optique pour fabriquer des miroirs froids et des miroirs chauds . Un miroir froid est fabriqué en utilisant un substrat transparent et en choisissant un matériau de revêtement plus réfléchissant à la lumière visible et plus transmissif à la lumière infrarouge .

Un miroir chaud est l'inverse, le revêtement réfléchit préférentiellement les infrarouges. Les surfaces des miroirs sont parfois recouvertes de couches minces à la fois pour retarder la dégradation de la surface et pour augmenter leur réflectivité dans les parties du spectre où elles seront utilisées. Par exemple, les miroirs en aluminium sont généralement recouverts de dioxyde de silicium ou de fluorure de magnésium. La réflectivité en fonction de la longueur d'onde dépend à la fois de l'épaisseur du revêtement et de la manière dont il est appliqué.

Un miroir à revêtement diélectrique utilisé dans un laser à colorant . Le miroir est réfléchissant à plus de 99% à 550 nanomètres (jaune), mais permettra à la plupart des autres couleurs de passer.
Un miroir diélectrique utilisé dans les lasers accordables . Avec une longueur d'onde centrale de 600 nm et une bande passante de 100 nm, le revêtement est totalement réfléchissant sur le papier de construction orange, mais ne reflète que les teintes rougeâtres du papier bleu.

Pour les travaux d' optique scientifique , des miroirs diélectriques sont souvent utilisés. Il s'agit de substrats en verre (ou parfois en autre matériau) sur lesquels une ou plusieurs couches de matériau diélectrique sont déposées, pour former un revêtement optique. En choisissant soigneusement le type et l'épaisseur des couches diélectriques, la gamme de longueurs d'onde et la quantité de lumière réfléchie par le miroir peuvent être spécifiées. Les meilleurs miroirs de ce type peuvent réfléchir >99,999 % de la lumière (dans une gamme étroite de longueurs d'onde) qui est incidente sur le miroir. De tels miroirs sont souvent utilisés dans les lasers .

En astronomie, l' optique adaptative est une technique permettant de mesurer des distorsions d'image variables et d'adapter un miroir déformable en conséquence sur une échelle de temps de quelques millisecondes, pour compenser les distorsions.

Bien que la plupart des miroirs soient conçus pour refléter la lumière visible, les surfaces réfléchissant d'autres formes de rayonnement électromagnétique sont également appelées « miroirs ». Les miroirs des autres gammes d' ondes électromagnétiques sont utilisés en optique et en astronomie . Les miroirs pour les ondes radio (parfois appelés réflecteurs) sont des éléments importants des radiotélescopes .

Miroirs face à face

Deux ou plusieurs miroirs alignés exactement parallèles et se faisant face peuvent donner une régression infinie des réflexions, appelée effet miroir infini . Certains appareils l'utilisent pour générer plusieurs réflexions :

Applications militaires

Il a été dit qu'Archimède a utilisé un large éventail de miroirs pour brûler des navires romains lors d'une attaque contre Syracuse. Cela n'a jamais été prouvé ou réfuté. Dans l'émission télévisée MythBusters , une équipe du MIT a tenté de recréer le célèbre "Archimedes Death Ray". Ils n'ont pas réussi à allumer un incendie sur le navire. Les tentatives précédentes pour allumer le bateau en utilisant uniquement les miroirs en bronze disponibles à l'époque d'Archimède ont échoué, et le temps nécessaire pour allumer l'engin aurait rendu son utilisation impraticable, ce qui a amené l' équipe de MythBusters à considérer le mythe comme "éclaté". Il a cependant été constaté que les miroirs rendaient la vision très difficile pour les passagers du bateau ciblé, contribuant probablement à leur défaite, ce qui pourrait être à l'origine du mythe. (Voir tour d'énergie solaire pour une utilisation pratique de cette technique.)

Éclairage saisonnier

Un miroir à multiples facettes dans le conservatoire de Kibble Palace , Glasgow , Ecosse

En raison de son emplacement dans une vallée encaissée, la ville italienne de Viganella ne reçoit pas de lumière directe du soleil pendant sept semaines chaque hiver. En 2006, un miroir contrôlé par ordinateur de 100 000 €, 8 × 5 m, a été installé pour refléter la lumière du soleil sur la place de la ville. Début 2007, le village de Bondo, situé dans la même situation , en Suisse , envisageait également d'appliquer cette solution. En 2013, des miroirs ont été installés pour refléter la lumière du soleil sur la place de la ville norvégienne de Rjukan . Les miroirs peuvent être utilisés pour produire des effets d'éclairage améliorés dans les serres ou les vérandas.

Architecture

Immeuble en miroir à Manhattan - 2008
401 N. Wabash Ave. reflète l'horizon le long de la rivière Chicago au centre-ville de Chicago

Les miroirs sont un thème de design populaire en architecture, en particulier avec les immeubles de grande hauteur modernes et post-modernistes dans les grandes villes. Les premiers exemples incluent le Campbell Center à Dallas , qui a ouvert ses portes en 1972, et la John Hancock Tower à Boston.

Plus récemment, deux gratte-ciel conçus par l'architecte Rafael Viñoly , le Vdara à Las Vegas et le 20 Fenchurch Street à Londres, ont connu des problèmes inhabituels en raison de leurs extérieurs en verre incurvé concaves agissant comme des réflecteurs respectivement cylindriques et sphériques pour la lumière du soleil. En 2010, le Las Vegas Review Journal a rapporté que la lumière du soleil réfléchie par la tour orientée au sud du Vdara pouvait brûler les nageurs dans la piscine de l'hôtel, ainsi que faire fondre les gobelets en plastique et les sacs à provisions ; Les employés de l'hôtel ont qualifié le phénomène de « rayon de la mort Vdara », alias le « grattoir ». En 2013, la lumière du soleil se reflétant sur le 20 Fenchurch Street a fait fondre des parties d'une voiture Jaguar garée à proximité et a brûlé ou enflammé le tapis d'un salon de coiffure voisin. Ce bâtiment avait été surnommé le « talkie-walkie » car sa forme était censée ressembler à un certain modèle de radio bidirectionnelle ; mais après que sa tendance à surchauffer les objets environnants soit devenue connue, le surnom a changé en "walkie-scorchie".

Beaux-arts

Peintures

Les peintres représentant quelqu'un regardant dans un miroir montrent souvent aussi le reflet de la personne. C'est une sorte d'abstraction - dans la plupart des cas, l'angle de vue est tel que le reflet de la personne ne doit pas être visible. De même, dans les films et la photographie, un acteur ou une actrice est souvent représenté se regardant ostensiblement dans le miroir, et pourtant le reflet fait face à la caméra. En réalité, l'acteur ou l'actrice ne voit que la caméra et son opérateur dans ce cas, pas leur propre reflet. En psychologie de la perception, c'est ce qu'on appelle l' effet Vénus .

Le miroir est le dispositif central de certaines des plus grandes peintures européennes :

Les miroirs ont été utilisés par les artistes pour créer des œuvres et perfectionner leur art :

  • Filippo Brunelleschi a découvert la perspective linéaire à l'aide du miroir.
  • Léonard de Vinci appelait le miroir le "maître des peintres". Il a recommandé: "Lorsque vous souhaitez voir si votre image entière correspond à ce que vous avez dépeint d'après la nature, prenez un miroir et réfléchissez l'objet réel dedans. Comparez ce qui est reflété avec votre peinture et examinez attentivement si les deux ressemblances du sujet correspondent, en particulier en ce qui concerne le miroir."
  • De nombreux autoportraits sont rendus possibles grâce à l'utilisation de miroirs, comme les grands autoportraits de Dürer , Frida Kahlo , Rembrandt et Van Gogh . MC Escher a utilisé des formes spéciales de miroirs afin d'obtenir une vue beaucoup plus complète de son environnement que par observation directe à la main avec une sphère réfléchissante (également connue sous le nom d' autoportrait dans un miroir sphérique ).

Les miroirs sont parfois nécessaires pour apprécier pleinement les œuvres d'art :

  • Les œuvres anamorphiques d' István Orosz sont des images déformées de telle sorte qu'elles ne deviennent clairement visibles que lorsqu'elles sont reflétées dans un miroir de forme et de positionnement appropriés.

Sculpture

Miroirs en décoration d'intérieur : "Salle d'attente dans la maison de M.me B.", projet Art Déco de l'architecte italien Arnaldo dell'Ira , Rome, 1939.

L'artiste anamorphique contemporain Jonty Hurwitz utilise des miroirs cylindriques pour projeter des sculptures déformées.

Autres médiums artistiques

Grove Of Mirrors par Hilary Arnold Baker , Romsey

Certains autres artistes contemporains utilisent les miroirs comme matériau d'art :

  • Un miroir magique chinois est un art dans lequel le visage du miroir en bronze projette la même image qui a été moulée sur son dos. Cela est dû à de minuscules courbures sur sa face avant.
  • L'holographie spéculaire utilise un grand nombre de miroirs incurvés intégrés dans une surface pour produire des images en trois dimensions.
  • Peintures sur des surfaces de miroir (telles que des miroirs en verre sérigraphiés)
  • Installations spéciales de miroirs
    • Le labyrinthe de miroirs Follow Me de l'artiste Jeppe Hein (voir aussi, Divertissement: labyrinthes de miroirs, ci-dessous)
    • Miroir Neon Cube par l'artiste Jeppe Hein

Fonction religieuse du miroir réel et représenté

Au Moyen Âge, les miroirs existaient sous diverses formes pour de multiples usages. Ils étaient principalement utilisés comme accessoire d'hygiène personnelle mais aussi comme gage d'amour courtois, fabriqués à partir d' ivoire dans les centres de sculpture sur ivoire de Paris, de Cologne et des Pays-Bas du Sud. Ils ont également eu leurs utilisations dans des contextes religieux car ils ont été intégrés dans une forme spéciale d' insignes de pèlerins ou de boîtes à miroirs en étain/plomb depuis la fin du 14ème siècle. Les inventaires ducaux bourguignons nous montrent que les ducs possédaient une masse de miroirs ou d'objets avec miroirs, non seulement avec une iconographie ou des inscriptions religieuses, mais combinés avec des reliquaires, des peintures religieuses ou d'autres objets qui étaient typiquement utilisés pour la piété personnelle. Considérant les miroirs dans les peintures et les enluminures de livres comme des artefacts représentés et en essayant de tirer des conclusions sur leurs fonctions à partir de leur cadre représenté, l'une de ces fonctions est d'être une aide dans la prière personnelle pour atteindre la connaissance de soi et la connaissance de Dieu, en accord avec la théologie théologique contemporaine. sources. Par exemple le célèbre Arnolfini -Mariage de Jan van Eyck montre une constellation d'objets que l'on peut reconnaître comme celle qui permettrait à un homme en prière de les utiliser pour sa piété personnelle : le miroir entouré de scènes de la Passion pour réfléchir sur elle et sur soi. , un chapelet comme dispositif dans ce processus, le banc voilé et rembourré à utiliser comme prie-dieu , et les chaussures abandonnées qui pointent dans la direction dans laquelle l'homme en prière s'est agenouillé. La signification métaphorique des miroirs représentés est complexe et à plusieurs niveaux, par exemple en tant qu'attribut de Marie , le "speculum sine macula", ou en tant qu'attributs de la sagesse et de la connaissance savantes et théologiques telles qu'elles apparaissent dans les enluminures de livres de différents évangélistes et auteurs de textes théologiques. traités. Les miroirs représentés - orientés sur les propriétés physiques d'un vrai miroir - peuvent être considérés comme des métaphores de la connaissance et de la réflexion et sont ainsi capables de rappeler au spectateur de réfléchir et d'apprendre à se connaître. Le miroir peut fonctionner simultanément comme un symbole et un dispositif d'appel moral. C'est également le cas s'il est montré en combinaison avec des vertus et des vices, une combinaison qui se produit également plus fréquemment au XVe siècle : les couches moralisatrices de métaphores miroir rappellent au spectateur de s'examiner à fond selon sa propre vie vertueuse ou vicieuse. C'est d'autant plus vrai si le miroir se conjugue avec l'iconographie de la mort. Non seulement la mort est-elle un cadavre ou un squelette tenant le miroir pour le personnel encore vivant des peintures, des enluminures et des gravures, mais le crâne apparaît sur les surfaces convexes des miroirs représentés, montrant au spectateur peint et réel son futur visage.

Décoration

Cheminée et trumeau miroir, c. 1750 Musée V&A no. 738:1 à 3-1897
Lunettes avec miroirs – Prezi HQ
Un miroir de bar portant le logo de Dunville's Whisky .

Les miroirs sont fréquemment utilisés dans la décoration intérieure et comme ornements :

  • Les miroirs, généralement grands et sans cadre, sont fréquemment utilisés en décoration intérieure pour créer une illusion d'espace et amplifier la taille apparente d'une pièce. Ils sont également encadrés sous diverses formes, telles que le trumeau et le miroir de trumeau.
  • Les miroirs sont également utilisés dans certaines écoles de feng shui , une ancienne pratique chinoise de placement et d'agencement de l'espace pour atteindre l'harmonie avec l'environnement.
  • La douceur des miroirs anciens est parfois reproduite par des artisans contemporains pour une utilisation en décoration d'intérieur . Ces reproductions de miroirs vieillis sont des œuvres d'art et peuvent apporter de la couleur et de la texture à une surface réfléchissante par ailleurs dure et froide.
  • Une sphère réfléchissante décorative en verre mince recouvert de métal, fonctionnant comme un miroir grand angle réducteur, est vendue comme une décoration de Noël appelée boule .
  • Certains pubs et bars accrochent des miroirs représentant le logo d'une marque d'alcool, de bière ou de débit de boissons.

Divertissement

  • Des boules disco rotatives éclairées recouvertes de petits miroirs sont utilisées pour projeter des spots de lumière en mouvement autour d'une piste de danse.
  • La galerie des glaces , que l'on trouve couramment dans les parcs d'attractions , est une attraction dans laquelle un certain nombre de miroirs déformants sont utilisés pour produire des reflets inhabituels du visiteur.
  • Les miroirs sont utilisés dans les kaléidoscopes , des appareils de divertissement personnel inventés en Écosse par Sir David Brewster .
  • Les miroirs sont souvent utilisés en magie pour créer une illusion . Un effet est appelé le fantôme de Pepper .
  • Les labyrinthes de miroirs , que l'on trouve souvent dans les parcs d'attractions également, contiennent un grand nombre de miroirs et de feuilles de verre. L'idée est de naviguer dans le tableau désorientant sans se cogner contre les murs. Les miroirs dans les attractions comme celle-ci sont souvent en plexiglas pour garantir qu'ils ne se cassent pas.

Cinéma et télévision

  • Candyman est un film d'horreur sur un esprit malveillant invoqué en prononçant son nom devant un miroir.
  • Mirrors est un film d'horreur sur des miroirs hantés qui reflètent des scènes différentes de celles qui se trouvent devant eux.
  • Poltergeist III présente des miroirs qui ne reflètent pas la réalité et qui peuvent être utilisés comme portails vers l'au-delà.
  • Oculus est un film d'horreur sur un miroir hanté qui provoque des hallucinations et des actes de violence.
  • La mini-série du 10e royaume oblige les personnages à utiliser un miroir magique pour voyager entre New York (le 10e royaume) et les neuf royaumes du conte de fées .

Littérature

Une illustration de la page 30 de Mjallhvít ( Blanche-Neige ) une traduction islandaise de 1852 du conte de fées Grimm -version
Taijitu dans un cadre de trigrammes et d'un miroir de protection contre les démons. Ces charmes sont censés effrayer les mauvais esprits et protéger le logement de la malchance

Les miroirs jouent un rôle puissant dans la littérature culturelle.

  • Les passages de la Bible chrétienne , 1 Corinthiens 13:12 (« Through a Glass Darkly ») et 2 Corinthiens 3:18, font référence à une image miroir sombre ou à un reflet miroir médiocre.
  • Narcisse de la mythologie grecque dépérit en regardant, avec admiration, son reflet dans l'eau.
  • L'histoire de la dynastie Song Zizhi Tongjian Comprehensive Mirror in Aid of Governance de Sima Guang est ainsi intitulée parce que « miroir » (鑑, jiàn) est utilisé métaphoriquement en chinois pour désigner l'acquisition d'un aperçu en réfléchissant à l'expérience ou à l'histoire passées.
  • Dans l'européenne conte de fées , Blanche - Neige (recueilli par les frères Grimm en 1812), la reine du mal demande: « Miroir , miroir, sur le mur ... qui est le plus beau de tous? »
  • Dans le type de conte Aarne-Thompson-Uther Index ATU 329, "Se cacher du diable (Princesse)", le protagoniste doit trouver un moyen de se cacher d'une princesse, qui, dans de nombreuses variantes, possède un miroir magique qui peut voir l'ensemble monde.
  • Dans Alfred, le célèbre poème de Lord Tennyson , The Lady of Shalott (1833, révisé en 1842), le personnage principal possède un miroir qui lui permet de regarder les habitants de Camelot, car elle est sous une malédiction qui l'empêche de voir Camelot directement.
  • Le conte de fées de Hans Christian Andersen La Reine des neiges , dans lequel le diable, sous la forme d'un troll maléfique, a fabriqué un miroir magique qui déforme l'apparence de tout ce qu'il reflète.
  • Lewis Carroll « s à travers la glace et ce que Alice a trouvé là (1871) est l' une des utilisations les plus appréciées de miroirs dans la littérature. Le texte lui-même utilise un récit qui reflète celui de son prédécesseur, Alice's Adventures in Wonderland .
  • Dans le roman d' Oscar Wilde , The Picture of Dorian Gray (1890), un portrait sert de miroir magique qui reflète le vrai visage du protagoniste perpétuellement jeune, ainsi que l'effet sur son âme de chaque acte coupable.
  • La nouvelle Tlön, Uqbar, Orbis Tertius de Jorge Luis Borges commence par la phrase « Je dois la découverte d'Uqbar à la conjonction d'un miroir et d'une encyclopédie » et contient d'autres références aux miroirs.
  • The Trap , une nouvelle de HP Lovecraft et Henry S. Whitehead, est centrée autour d'un miroir. « C'est un certain jeudi matin de décembre que tout a commencé avec ce mouvement inexplicable que j'ai cru voir dans mon antique miroir de Copenhague. trimestres."
  • Les objets magiques de la série Harry Potter (1997-2011) comprennent le miroir du Erised et les miroirs sans tain .
  • Sous Appendice: Variant Planes & Cosmologies of the Dungeons & Dragons Manual of the Planes (2000), se trouve The Plane of Mirrors (page 204). Il décrit le Plan des Miroirs comme un espace existant derrière des surfaces réfléchissantes, et vécu par les visiteurs comme un long couloir. Le plus grand danger pour les visiteurs en entrant dans l'avion est la création instantanée d'un moi miroir avec l'alignement opposé du visiteur d'origine.
  • The Mirror Thief , un roman de Martin Seay (2016), comprend un récit fictif d'espionnage industriel entourant la fabrication de miroirs à Venise au XVIe siècle.
  • The Reaper's Image , une nouvelle de Stephen King , concerne un rare miroir élisabéthain qui affiche l'image du Reaper lorsqu'il est vu, ce qui symbolise la mort du spectateur.
  • Kilgore Trout, protagoniste du roman Breakfast of Champions de Kurt Vonnegut , pense que les miroirs sont des fenêtres sur d'autres univers, et les qualifie de "fuites", un motif récurrent dans le livre.

Miroirs et animaux

Seules quelques espèces animales ont la capacité de se reconnaître dans un miroir, la plupart étant des mammifères . Des expériences ont montré que les animaux suivants peuvent réussir le test du miroir :

Voir également

Bibliographie

  • Le miroir : révélations, science-fiction et sophismes. Essai sur une légende scientifique , Jurgis Baltrušaitis, Paris, 1978. ISBN  2020049856 .
  • À la réflexion , Jonathan Miller , National Gallery Publications Limited (1998). ISBN  0-300-07713-0 .
  • Lo specchio, la strega e il quadrante. Vetrai, orologiai e rappresentazioni del 'principium individuationis' dal Medioevo all'Età moderna , Francesco Tigani, Rome, 2012. ISBN  978-88-548-4876-4 .
  • Shrum, Rebecca K. 2017. Dans le miroir : miroirs et identité au début de l'Amérique . Presse de l'Université Johns Hopkins.

Les références

Liens externes