Les miroirs face à face : l'infini ?
« Le couloir infini »
- ÂgeDès 6 ans
- Durée15 min
- AdulteAdulte dans la pièce
- OùSur une table
Dans cette expérience avec deux miroirs, transforme deux bouchons en un couloir d’images. Dès 6 ans, avec un adulte dans la pièce, explore les reflets pendant 10 minutes, après 5 minutes de préparation sur une table dégagée.
La question
Combien de bouchons vois-tu entre deux miroirs ?
Ton hypothèse
Que va-t-il se passer, à ton avis ? Formule ton hypothèse avant de commencer.
Le matériel
- 2 Miroirs incassables en plastique de 15 × 10 cm
- 60 g Pâte à modeler
- 2 Bouchons de bouteille
L’expérience
- 1
Compte les 2 bouchons et pose le matériel au centre de la table. Partage les 60 g de pâte à modeler en 4 portions aussi égales que possible.
Travaille sous un éclairage intérieur diffus, qui éclaire la table sans créer de tache lumineuse intense sur les miroirs.
- 2
Forme 4 supports de pâte à modeler avec une base large. Installe chaque miroir sur son grand côté, avec un support près de chaque extrémité du bord inférieur.
Les miroirs doivent tenir debout sans que tu les retiennes. L'adulte vérifie leur état et la stabilité du montage avant la suite.
- 3
Place les faces réfléchissantes l’une en face de l’autre, à environ 10 cm de distance. Aligne leurs bords pour que les deux miroirs soient aussi parallèles que possible.
Parallèles signifie ici que les miroirs gardent le même écart à leurs deux extrémités.
- 4
Pose les 2 bouchons à plat entre les miroirs, légèrement espacés. Laisse un peu de place entre chaque bouchon et les miroirs.
- 5
Depuis un côté ouvert du montage, regarde en biais dans un miroir, sans placer ton visage entre les deux. Déplace doucement ta tête sur le côté jusqu’à distinguer plusieurs images des bouchons qui semblent se suivre en profondeur.
Cherche d’abord les images les plus proches, puis suis leur alignement vers le fond.
- 6
Fais pivoter très légèrement un seul miroir dans ses supports, en gardant sa base bien posée. Observe le changement, puis remets les miroirs face à face et vérifie que le couloir d’images réapparaît.
Observe
Les 2 bouchons sont toujours posés sur la table, mais plusieurs images apparaissent dans les miroirs. Ces images semblent se répéter derrière la surface des miroirs, comme dans un couloir. Les plus lointaines paraissent plus petites et deviennent difficiles à distinguer. Quand tu tournes légèrement un miroir, l’alignement change : le couloir peut sembler se courber ou sortir de ton champ de vision.
À noter dans ton carnet
- Le nombre d’images d’un même bouchon que tu arrives à distinguer depuis une position choisie.
- L’aspect des images proches et celui des images lointaines : taille apparente, luminosité et netteté.
- La forme de l’alignement avant et après la petite rotation d’un miroir.
Comprendre
Chaque miroir montre les bouchons, mais aussi les images visibles dans l’autre miroir : les images se répètent comme dans un long couloir. À chaque rebond, une partie de la lumière est perdue, alors les images du fond deviennent difficiles à voir.
Pour voir un bouchon, il faut que de la lumière venant de ce bouchon arrive dans tes yeux. Un miroir renvoie une partie de cette lumière : c’est la réflexion. La lumière change de direction sur sa surface. C’est ce qui te permet aussi de voir ton visage dans un miroir de salle de bains.
Avec deux miroirs face à face, certains trajets de lumière comportent plusieurs réflexions. La lumière venant d’un bouchon peut rencontrer un miroir, puis l’autre, puis encore le premier avant d’arriver à tes yeux. Chaque suite de réflexions peut ainsi produire une nouvelle image visible du bouchon. Les bouchons ne se multiplient pas : ce sont leurs images que tu observes.
Une image dans un miroir semble se trouver derrière sa surface. On l’appelle une image virtuelle : la lumière paraît venir de cet endroit, mais aucun bouchon ne s’y trouve. Avec les réflexions successives, certaines images semblent être de plus en plus loin derrière le miroir. Comme des objets éloignés au bout d’un vrai couloir, elles paraissent alors plus petites.
Les miroirs parallèles donnent un alignement régulier des images. Quand tu changes légèrement l’orientation d’un miroir, tu modifies la direction prise par la lumière à chaque réflexion. L’alignement change donc aussi. La position de tes yeux compte également : depuis certains endroits, une partie des trajets lumineux ne peut pas arriver jusqu’à toi.
Le couloir semble infini, mais tu ne peux pas observer une infinité d’images dans ce montage réel. À chaque réflexion, le miroir renvoie moins de lumière qu’il n’en reçoit ; une partie est notamment absorbée par ses matériaux. Les petites imperfections des surfaces diminuent aussi la netteté. Les images lointaines finissent donc par être trop faibles ou trop difficiles à séparer pour tes yeux.
- Réflexion
- Changement de direction de la lumière lorsqu’elle est renvoyée par une surface, comme celle d’un miroir.
- Parallèles
- Se dit ici de deux miroirs face à face dont l’écart reste le même à leurs deux extrémités.
- Image virtuelle
- Image qui semble située derrière le miroir, à un endroit où l’objet n’est pas réellement présent.
- Infini
- Ce qui n’a pas de fin. Le couloir d’images en donne l’impression, mais les images observables restent en nombre limité.
Nouveau défi : Un bouchon bouge, que font ses images ?
Garde les miroirs parallèles et choisis un bouchon comme repère. Prédis ce qui arrivera à ses images si tu le déplaces doucement vers un miroir, puis fais ce déplacement en laissant le second bouchon immobile. Observe quelles images changent de place et compare avec ton idée de départ.
Autres idées à tester
- Avec les mêmes 2 bouchons, compare un placement côte à côte au centre et un placement où chacun est plus près d’un miroir. Garde les miroirs et ta position d’observation identiques.
- Sans déplacer les objets ni les miroirs, observe depuis chacun des deux côtés ouverts du montage. Compare les images visibles depuis ces deux positions.
Ranger et jeter
Compte les 2 bouchons et range-les hors de portée des tout-petits. Retire doucement la pâte à modeler, remets-la dans son emballage et range les miroirs à plat. Essuie la table avec un torchon si nécessaire.
Conserve les bouchons et les miroirs pour une prochaine activité. Jette les petits résidus de pâte à modeler à la poubelle, jamais dans l’évier.
Pour les enseignants et les animateurs
- Classes
- Cycle 2 : CP-CE2, dès 6 ans ; cycle 3 : CM1-6e.
- Notion
- Réflexion de la lumière et formation d’images successives entre deux miroirs ; distinction entre un objet réel et ses images.
- Compétences
- Formuler une prévision et la confronter à une observation.
- Réaliser une manipulation en respectant un protocole.
- Comparer des observations en ne modifiant qu’un paramètre.
- Décrire un résultat avec un dessin et un vocabulaire précis.
- En classe
- Pour 25 élèves, constituez 5 groupes de 5 et prévoyez, pour chaque groupe, les 2 miroirs, les 60 g de pâte à modeler et les 2 bouchons du protocole. Consacrez 5 minutes à la préparation et 10 minutes aux observations, puis prévoyez une mise en commun. Vérifiez chaque montage avant que les élèves observent à tour de rôle depuis les côtés ouverts. Demandez aux groupes de comparer l’alignement des images avant et après une petite rotation, plutôt que de chercher un nombre d’images identique pour tous.
- À la fin, l’élève sait…
- L’élève doit pouvoir expliquer que les deux bouchons restent les seuls objets réels du montage, que les miroirs renvoient la lumière plusieurs fois et que les images lointaines deviennent moins visibles. Il doit aussi relier le changement d’alignement à la rotation d’un miroir.
Questions fréquentes
Pourquoi mon enfant ne voit-il que quelques images ?
Vérifiez d’abord que les faces réfléchissantes se regardent et que les miroirs sont presque parallèles. Invitez votre enfant à déplacer doucement sa tête le long d’un côté ouvert, sans toucher au montage. Un éclairage intérieur diffus aide à distinguer les bouchons sans créer de reflet gênant. Le nombre visible dépend aussi de la qualité des miroirs et de la position d’observation : il n’existe pas de score à atteindre.
Cette expérience permet-elle vraiment de voir l’infini ?
Non : elle donne une impression de profondeur qui se prolonge, mais les images visibles restent limitées. Les réflexions successives renvoient de moins en moins de lumière vers les yeux. La taille des miroirs, leur alignement et leur qualité limitent également ce que votre enfant distingue. Vous pouvez lui proposer de dire qu’il voit un couloir qui semble infini plutôt qu’une infinité d’images.
Que peut-on attendre de cette activité à l’école selon l’âge ?
Pour un enfant de cycle 2, reconnaître les deux objets réels et décrire la répétition de leurs images constitue déjà un objectif pertinent. Au cycle 3, vous pouvez approfondir les trajets de lumière et l’effet de l’orientation des miroirs. Cette activité sur les miroirs parallèles et les images apparemment infinies permet surtout de relier une modification du montage à une observation. Le comptage exact reste secondaire, car les dernières images sont difficiles à distinguer.
