CLASSIFICATION DES MODÈLES DE LA LUMIÈRE

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1 ANNEXE A.1 CLASSIFICATION DES MODÈLES DE LA LUMIÈRE Principales caractéristiques des modèles de la lumière Modèle Mécanique Ondulatoire I Corpusculaire Ondulatoire II Onde/particule Caractéristiques Pression transmise dans un milieu parfaitement élastique Onde logitudinale Fines particules se propageant en ligne droite à grande vitesse Onde transversale, propagation rectiligne, inclut diffraction, onde électromagnétique E = hυ Paquets d'énergie de valeur discrète (photons) dualité Explication de la réflexion et de la réfraction Construction de Huygens Réflexion : collisions élastiques, Réfraction : particules attirées par la surface v eau > v air Construction de Huygens ou OEM v eau < v air Opposition (argument) N'explique pas la propagation rectiligne de la lumière ondulatoire, elle devrait courber autour des obstacles I- Si la lumière voyage en ligne droite, pourquoi n'est-elle pas bloquée par ellemême (grande vitesse)? II- Mauvais rapport des vitesses N'explique pas l'interaction lumière- matière (ex. : effet photoélectrique)

2 ANNEXE A.2 GUIDE DE PRÉSENTATION DES EXPOSÉS Description de la tâche (exposé) Préparer un exposé pour expliquer à toute la classe le lien entre l évolution du modèle de la lumière et le personnage que représente l équipe. Pour cela, vous devrez respecter les consignes suivantes : Nombre de représentants : maximum 2 personnes/équipe Durée de l exposé : maximum 4 minutes Contenu de l exposé : 1- Position du personnage : Était-il en opposition avec la théorie de quelqu un d autre? Était-il curieux devant un phénomène? Voulait-il compléter un modèle qu il jugeait incomplet? 2- Contribution du scientifique à l élaboration d un modèle de la lumière : Quel nouveau modèle propose-t-il? Fait-il une découverte? Une expérience? Énonce-t-il une théorie? 3- Influence du contexte social de l époque 4- Vos observations relatives au travail d un scientifique

3 ANNEXE A.3 FORMULAIRE D'ÉVALUATION FORMATIVE DES EXPOSÉS Évaluation formative des exposés Nom : Rétroaction sur la présentation 1. Organisation du contenu 2. Utilisation de supports visuels 3. Clarté des explications 4. Qualité de l expression orale Intensité de la voix Intonations Débit Gestes et déplacements Direction du regard Qualité de la diction et de la langue 5. Respect du temps 6. Autre

4 ANNEXE A.4 QUESTIONS D'ÉVALUATION DES APPRENTISSAGES Évaluation sur l'historique de la lumière Groupe : Nom : / 5 Répondez à une question choisie parmi les six questions suivantes : 1. Complétez : L effet photoélectrique expliqué par le modèle d'einstein se produit lorsqu une plaque de est éclairée par un faisceau lumineux. On observe alors des jaillissant de cette plaque. Leur énergie cinétique maximale dépend de de la lumière. 2. Complétez : Quelle comparaison permit à Maxwell de conclure que la lumière est un phénomène électromagnétique? 3. Complétez : Grâce à l'expérience de Fizeau et à d'autres expériences semblables développées par son ami, il était désormais possible de mesurer la vitesse de la lumière dans différents milieux. Ceci donna raison au modèle de la lumière. 4. Complétez : Le principe de Huygens stipule que tous les points d un peuvent être considérés comme des sources ponctuelles d ondes secondaires se propageant de façon radiale à des vitesses caractéristiques de la propagation des ondes dans le milieu considéré. Après un temps t, la nouvelle position du est la surface aux ondelettes. 5. Quel argument Newton employa-t-il pour rejeter la théorie ondulatoire de la lumière? 6. En utilisant le modèle qui décrit la lumière comme une pression transmise à travers un milieu élastique, quelle relation Descartes trouva-t-il entre les angles i, r, et les vitesses vi et vr? Les indices i et r représentent respectivement le milieu des rayons lumineux incidents et le milieu des rayons lumineux réfractés.

5 ANNEXE B.1 RÉSUMÉ DE L'HISTORIQUE DE LA LUMIÈRE Historique de la lumière Année Personnage Expérience ou théorie -500 à 200 Philosophes grecs Étude de la réflexion et de la réfraction. Connaissance de la propagation rectiligne Snell Descartes ( ) ( ) 1610 Galilée ( ) 1675 Römer ( ) 1678 Huygens ( ) 1704 Newton ( ) 1801 Young ( ) Fresnel ( ) 1850 Fizeau ( ) 1865 Maxwell ( ) 1881 Michelson ( ) 1900 Planck ( ) 1921 Einstein ( ) Découverte expérimentale de la loi de la réfraction. Publication de la loi de la réfraction exprimée en terme de sinus. Expérience infructueuse sur la mesure de la vitesse de la lumière. Mesure astronomique de la vitesse de la lumière. Démonstration des lois de la réflexion et de la réfraction à l aide d un modèle ondulatoire. Modèle corpusculaire. Trouve de nombreux partisans à cause de la renommée de Newton. Publication d articles sur l interférence. Nouvelle idée : les ondes transversales. Mesure de λ. Synthèse des théories de Huygens et de Young. Mesure de λ. Mesure terrestre de la vitesse de la lumière dans l air et dans l eau. Prédiction de la production d ondes électromagnétiques. Obtention de c = (µ 0 ε 0 ) -1/2. Mesure de la vitesse de la lumière. Expériences sur la vitesse relative de la Terre par rapport à l éther. La mécanique classique est inadéquate pour décrire ce qui se passe dans l atome. L énergie lumineuse se présente sous forme de paquets d énergie de valeur discrète : photons.

6 ANNEXE B.2 FICHES Pour vous procurer les six fiches, veuillez communiquer avec Emmanuelle Goulet à l adresse électronique : goulet_emmanuelle@hotmail.com Ces fiches portent sur : 1- Descartes, 2- Newton, 3- Huygens, 4- Römer et Fizeau (vitesse de la lumière), 5- Maxwell, 6- Einstein.