FRESNEL ÉCLAIRE LES CÔTES

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1 DES PHÉNOMÈNES ET DES HOMMES : TOUT DROIT LA LUMIÈRE FRESNEL ÉCLAIRE LES CÔTES Conception : Roland Cros et Jacques-Olivier Baruch Réalisation : Jean-Baptiste Lévêque CNDP, La Cinquième, 1+1 Productions, 1998 Durée: 04min 40 s Cette séquence nous présente les lentilles à échelons, utilisées dans les phares. Les superbes vues du paysage marin et les belles images des dispositifs technologiques ne peuvent nous faire oublier que l automatisation a entraîné inéluctablement la disparition du métier de gardien de phare.

2 DISCIPLINES, CLASSE ET PROGRAMME Physique-chimie, 4 e (programme publié au BO n 5, 25 août 2005) : Lentilles : foyers et images, la lumière. OBJECTIF DU FILM Présenter les lentilles à échelons. VOCABULAIRE REQUIS Lentille convergente, distance focale. VOCABULAIRE À EXPLIQUER Cabotage, anneaux concentriques, trapézoïdales, incandescence, encrasser, optiques. PRINCIPAUX THÈMES ABORDÉS L évolution des systèmes optiques des phares depuis le XIX e siècle. 2

3 DÉCOUPAGE DU FILM 00min00s: Un homme à terre: le phare de la Vieille, à la pointe du Raz, va être automatisé. Son gardien va quitter définitivement le phare. 00min38s: Historique des phares: l utilisation des phares se développe à la fin du Moyen Âge avec la renaissance du commerce maritime. Mais il faut attendre le XIX e siècle pour qu Augustin Fresnel invente la lentille à échelons. Cette technologie sera même exportée. 01min27s: Les inventions d Augustin Fresnel. Un nouveau système de lentilles remplaçant avantageusement l ancien miroir: une association de lentilles convergentes permet de gagner en luminosité. 02min20s: Amélioration des sources de lumières : lampes à huile de colza du début du XIX e siècle, perfectionnées par Fresnel grâce à un système de mèches multiples ; plus tard, en 1903, éclairage par incandescence des vapeurs de pétrole. 03min16s: Électrification des phares: les sources d éclairage électrique développent une lumière plus blanche qui n encrasse pas les systèmes optiques. L électrification des phares permet également leur mise en service automatique. 03min50s: Retour du gardien du phare à terre. 3

4 SUGGESTIONS D EXPLOITATION PÉDAGOGIQUE La vidéo peut être projetée aux élèves à la suite d une activité expérimentale portant sur la réalisation d une maquette de phare avec une lentille convergente (voir Fiche élève). Historiquement, on peut dire que le plus ancien phare dont la présence soit attestée est probablement celui du cap Sigée, construit au IX e siècle av. J.-C. On peut citer aussi le célèbre phare d Alexandrie, construit au III e siècle av. J.-C., qui s élevait à 105 m au-dessus de la mer (le mot «phare» vient de Pharos, du nom de la petite île sur laquelle la tour était construite). Jusqu au XVII e siècle, les sources lumineuses des phares ne sont que de simples feux de bois. C est au milieu du XVIII e siècle que, pour la première fois, des miroirs concaves sont utilisés pour diriger le faisceau lumineux. On a aussi l idée d utiliser des lentilles convergentes, mais pour un phare elles doivent être tellement grandes que, outre le fait qu elles sont difficiles à réaliser en un seul bloc, elles présentent un fort risque d éclatement du fait de l absorption de chaleur par le verre. L invention de Fresnel permet de résoudre le problème. La réalisation de cette lentille repose d ailleurs sur une observation de Buffon; en 1748, ce dernier comprit que seules les surfaces de la lentille sont nécessaires puisque, à l intérieur de la lentille, la lumière n est plus déviée ; ainsi Fresnel n utilise pas la partie interne de la lentille convergente. 4

5 FICHE ÉLÈVE Activité expérimentale : maquette de phare Matériel: générateur électrique, lampe sur douille, fils de connexion, boîte en carton, lentille convergente, écran. Observations: la lampe peut être déplacée à l intérieur de la boîte (qui est ouverte à l arrière) ; quand elle est placée bien au foyer de la lentille, le faisceau émergent est parallèle. Remarque: certains fournisseurs de matériel didactique pour la physique-chimie proposent des lentilles de Fresnel en plastique souple, à prix très modique, ainsi que des miroirs concaves sphériques. Consulter les catalogues habituels. Questions sur le film 1. À quelle époque Fresnel invente-t-il la «lentille à échelons»? Une lentille de Fresnel (source : Musée maritime, fluvial et portuaire de Rouen ; photographie de Jean Jandaly) 5

6 2. Le schéma ci-dessous explique le principe de la forme d une lentille à échelons (partie centrale), vue de profil : Lentille convergente Lentille évidée Lentille à échelons Cite un avantage de la lentille à échelons par rapport à la lentille convergente de départ : 3. Cite quatre sources d éclairage utilisées successivement dans les phares : 4. Cite des avantages de la lumière d origine électrique : LIVRET RÉDIGÉ PAR NATHALIE OVTCHARENKO ET RÉACTUALISÉ PAR JEAN JANDALY SCÉRÉN-CNDP, 2006