Chapitre 13 – Réflexion, réfraction et signaux lumineux | 2nde Bac Pro MAMA | Physique-Chimie | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, format manuel scolaire
Maxime, technicien chez Atelier de la Plaine à Reims, installe un laser de positionnement au-dessus de la scie à panneaux pour aider l'opérateur à viser la ligne de coupe. Le laser fixé au plafond doit éclairer une bande sur le tapis. Mais l'angle direct n'est pas pratique : il utilise un miroir d'angle pour rediriger le faisceau.
Le laser horizontal arrive sur le miroir incliné, qui le redirige vers le bas pour éclairer le tapis.
a) Énoncer les 2 lois de Snell-Descartes pour la réflexion.
b) Comment se mesurent les angles d'incidence et de réflexion ?
a)
b) Toujours par rapport à la normale (perpendiculaire à la surface du miroir au point d'incidence). Pas par rapport au miroir lui-même.
Le laser horizontal doit ressortir verticalement (90° vers le bas). L'angle entre rayon incident et rayon réfléchi est donc de 90°.
Quel est l'angle d'incidence i (par rapport à la normale au miroir) ?
L'angle entre rayon incident et rayon réfléchi vaut 2i (car r = i, et l'angle entre les 2 rayons = i + r = 2i).
2i = 90° → i = 45°.
Quel est l'angle d'inclinaison du miroir (par rapport à l'horizontale) si i = 45° ?
La normale au miroir fait i = 45° avec le rayon incident horizontal. Donc la normale est inclinée à 45° par rapport à l'horizontale.
Le miroir étant perpendiculaire à sa normale : son inclinaison par rapport à l'horizontale = 90° − 45° = 45°.
Le miroir est posé à 45° (en diagonale).
Le miroir est à 2,5 m au-dessus du tapis. Calculer la distance horizontale entre le laser et le miroir, sachant que le rayon doit toucher le tapis 2,5 m sous le miroir.
Le rayon ressort verticalement → tombe directement à l'aplomb du miroir, à 2,5 m au-dessous.
La distance horizontale laser-miroir n'a pas d'importance pour le point d'impact tapis (puisque le rayon descend verticalement quel que soit ce point). Maxime peut placer le laser n'importe où sur la ligne horizontale du miroir.
Maxime tourne le miroir de 1° en plus (46° au lieu de 45°). Calculer le nouvel angle de déviation du faisceau (entre rayon incident et rayon réfléchi).
Si le miroir tourne de 1°, la normale tourne aussi de 1°. L'angle d'incidence devient i = 46° (au lieu de 45°). L'angle de déviation = 2i = 92°.
Le rayon ne ressort plus à 90° mais à 92° → il s'écarte de 2° de la verticale. Sur 2,5 m de hauteur : décalage horizontal = 2,5 × tan(2°) ≈ 8,7 cm. Très visible sur le tapis.
Donc le réglage du miroir doit être très précis pour un usage de positionnement.
Le laser est de classe 2 (puissance < 1 mW). Quelles précautions doit prendre Maxime ?
Précautions classe 2 :
Pour vérifier le bon réglage, Maxime mesure : laser arrive horizontalement, ressort à 89° de l'horizontale (1° d'écart à la verticale). Le miroir est-il correctement réglé ?
Angle entre rayon incident (horizontal) et rayon réfléchi = 89°. Donc 2i = 89°, i = 44,5°.
Le miroir est réglé à 90° − 44,5° = 45,5° au lieu de 45° → écart de 0,5°. Petit décalage qui produit un déport de 4-5 cm sur le tapis. Le réglage est presque bon, à corriger légèrement.
Rédiger la fiche de réglage du laser pour Maxime. 5 lignes max.
Réglage laser positionnement scie
1. Fixer le laser au plafond, faisceau horizontal pointant vers le miroir.
2. Régler le miroir à 45° précis par rapport à l'horizontale.
3. Vérifier : rayon ressort verticalement, point d'impact à l'aplomb du miroir.
4. Précision : 1° d'écart sur le miroir = ≈ 9 cm de décalage à 2,5 m.
5. Sécurité : ne jamais regarder le rayon ni les réflexions sur surfaces brillantes.
Pour un projet ambitieux, Maxime veut diviser le faisceau en 2 (un pour la scie, un pour la défonceuse). Quel composant doit-il utiliser ? Comment fonctionne-t-il ?
Maxime doit utiliser un séparateur de faisceau (cube semi-réfléchissant ou lame séparatrice). C'est un miroir à faible réflectivité (typiquement 50/50) qui réfléchit la moitié du faisceau et laisse passer l'autre moitié.
Inconvénient : la puissance est divisée par 2 → faisceau 2 fois moins lumineux sur chaque destination. Pour compenser, on prend un laser plus puissant (mais attention à la classe de sécurité).
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (Propagation de la lumière), §2 (La réflexion) et §6 (Applications en atelier) de la leçon Ch13.