I- Propagation de la lumière

Transcription

1 Deux couleurs sont dites complémentaires su en les ajoutant on obtient du blanc. Ex : le jaune est le complémentaire du bleu. Le cyan est le complémentaire du rouge. Le magenta est le complémentaire du vert. Les couleurs perçues des objets Quand un objet est éclairé par une lumière blanche, sa couleur perçue dépend des radiations que sa surface absorbe ou renvoie. S il absorbe tout le spectre sauf le rouge, il renvoie le rouge et il apparait comme rouge. 1. Synthèse soustractive Les couleurs de l imprimante du peintre sont jaune, cyan et magenta. On parle de synthèse soustractive. Le magenta renvoie le rouge et le bleu. Le cyan revoit le vert et e bleu. Magenta + cyan renvoient le bleu, on parle de synthèse soustractive. I- Propagation de la lumière 1. Propagation rectiligne La lumière se propage en ligne droite à vitesse constante dans un milieu homogène (même composition partout). Application : la chambre noire. a. Faisceaux lumineux La lumière se propage sous forme de faisceaux de rayons parallèles entre eux (ex : rayon du soleil). 11/41

2 Divergents (lampe) Convergents (loupe) Parallèles : vue de très loin, le faisceau de lumière émise par les sources étendues est parallèle (ex : rayon du soleil qui éclaire la terre). b. Indice d un milieu Sa vitesse de propagation dépend du milieu dans lequel elle se propage. c = km/s dans le vide (même chose dans l air). v = km/s dans l eau. v = km/s dans le verre. On appelle indice du milieu, n, le rapport entre la vitesse de propagation de la lumière dans le vide et dans le milieu. n = c/v v = c/n Pour le vide n = 1, l air n 1, le verre n 1,5. 2. Changement de milieu de propagation La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène. Quand la lumière change de milieu, ou rencontre un objet. La lumière pourra être : - Absorbée - Diffusée - Réfléchie, on parle de réflexion - Déviée, on parle de réfraction Suivant le milieu rencontré, un ou plusieurs de ces phénomènes à la fois. a. Comportement des objets éclairés Objet opaque : renvoie la lumière reçue en la diffusant ou en la réfléchissant (miroir). Objet transparent : est traversé par la lumière sans la diffuser. Objet translucide : diffuse une part de la lumière reçue. Il y a toujours absorption, mais elle est plus ou moins important (pour les objets transparents, elle est presque négligeable, mais pour les objets opaques, elle peut être totale). b. Réflexion dans le miroir Réflexion du rayon lumineux avec le même angle pour le rayon incident et le rayon réfléchi par raport à la normale au plan du miroir. Formation des images dans un miroir. 12/41

3 c. Réfraction de la lumière Un rayon lumineux qui change de milieu va être dévié, on parle de réfraction. L angle d incidence et l angle de réfraction sont reliés par une relation dépendant des incidces des lmilieux traversés. Tous les instruments optiques utilisent ce phénomène pour faire converger ou diverger les rayons. Exemples de réfraction : Mirage dans le desert : Pinceau dans l eau : Pourquoi les ours sont-ils meilleurs que nous à la pêche à la main? II- 1. Ombre Ombre et pénombre On appelle ombre la zone sombre due à l interception, par un corps opaque, de la lumière émise par une source. a. Ombre propre, ombre portée 13/41

4 b. Relation entre la taille de l objet et celle de l ombre portée Taille objet / taille ombre portée = d/d 2. Pénombre : source étendue L ombre est un déficit de lumière mais pas une absence de lumière, les objets environnants éclairent les zones d ombres (sources secondaires). Dans les annales de concours 1. Qu est-ce que la lumière? comment la détecte-on? classez les principales sources de lumière. 2. Qu est-ce qu un corps transparents, translucide et opaque? 3. Qu appelle-t-on un objet lumineux? qu est-ce qu une image? illustrer le mode de propagation de la lumière par un exemple concret (construction simple de l image d un objet à travers une loupe par exemple). Schéma De manière générale, un schéma conceptuel est une représentation d'un ensemble de concepts reliés sémantiquement entre eux. Les concepts sont connectés par des lignes fléchées auxquelles sont accolés 14/41

5 des mots. La relation entre les concepts s'appuie sur des termes exprimant celle-ci : «mène à», «prévient que», «favorise», etc. Le schéma conceptuel poursuit plusieurs buts. Il construit la représentation mentale d'une situation, que cette dernière soit personnelle, celle d'un groupe ou encore celle d'une organisation. Il permet de résumer la structure synthétique d'une connaissance construite à partir de sources diverses. L'ajout d'objets de support : diagrammes, rapports, autres schémas, feuille de calcul, etc., durant l'élaboration des schémas aide l'apprenant à augmenter la quantité et la qualité des informations ainsi apprises. C'est en raison de cet effet positif sur l'apprentissage qu'au XXIe siècle des pédagogues ont commencé à utiliser ce type de schéma dans le cadre de leur cours. Entrainement 15/41

6 Chapitre 2 : La re volution de la Terre et les saisons : I- Le globe terrestre : les points cardinaux et la boussole La terre est une sphère légèrement aplatie aux pôles (équateur : ,017km ; méridien : ,864km). Un point de la surface de la Terre se trouve à l intersection d un méridien et d un parallèle. Afin de le repérer, on utilise les angles appelés longitude (mesuré à partir du méridien de Greenwich, est ou ouest) et latitude (mesuré à partir de l équateur, nord ou sud). Les points cardinaux : Nord étoile du nord fixe, boussole, gnomon), sud, est, ouest. Une boussole est sensible au champ magnétique terrestre et aux pôles magnétiques qui sont proches des pôles géographiques. La différence donne la déclinaison magnétique (-2 en France, -30 au Quebec). La verticalité donne la direction du centre de la terre. On la mesure ~ avec un fil à plomb (force d attraction terrestre). Pas de notion de haut ni de bas, mais d hémisphère nord et sud. Mouvement apparent des étoiles: seule l étoile polaire reste fixe (elle est dans la direction de l axe des pôles). II- La Rotation de la Terre sur elle-même La rotation de la terre sur elle-même, autour de l axe des pôles. La terre tourne sur elle-même en un peu moins de 24h. Alternance jour/nuit. Mouvement apparent des étoiles. La durée du jour solaire est donnée par 2 passages successifs du soleil à la verticale d un même point. Elle vaut 24h +/- 30sec (vitesse variable de rotation de la terre autour du soleil + ralentissements de la rotation de la terre sur elle-même dus aux marées etc.). Le jour sidéral et le temps que met la terre pour reprendre la même orientation par rapport aux étoiles = 23h56mn4s. 16/41

7 III- Détermination de la durée du jour sidéral / jour solaire Avec : vitesse de rotation de la terre sur elle-même Entre 1 et 2 : un jour solaire. Entre 1 et 2 : un jour sidéral (même orientation par rapport à des étoiles lointaines). Compte tenu de la rotation de la terre autour du soleil, elle doit tourner de supplémentaire pour retrouver la même orientation par rapport au soleil. = 2 / 365,25 radians 1 (angle parcouru par la terre en un jour autour du soleil). Durée d un jour solaire = 24 h = Durée d un jour sidéral = = jour solaire = 23h 56 mn 4,09 s = h radian/s (soit une vitesse de 1667 km/h à la surface de la terre ) L heure est une division du jour solaire en 24. On peut la mesurer à l aide d un cadran solaire. En France, l heure légale est l heure solaire sur le méridien de Greenwich (1911) + 1 ou 2 h (1976). Décalage des heures avec la longitude : les fuseaux horaires ± 12h. IV- La révolution de la Terre autour du soleil Année tropique ~365 jours, 5h et 49min ~365,25 jours. Intervalle de temps séparent deux équinoxes. Construction du Schéma : Durée d éclairement en fonction de la latitude lors du solstice d hiver dans l hémisphère nord : Faire un cercle. Tracer la perpendiculaire aux rayons lumineux passant par le centre du cercle. Placer l axe de rotation de la Terre. Placer l équateur : perpendiculaire à l axe de rotation passant par le centre du cercle. Placer les tropiques : la surface du tropique du cancer est perpendiculaire aux rayons lumineux lors du solstice d été dans l hémisphère nord. NB : 1 = 60 et 1 = 60. Donc = 23,5. 17/41

8 Equinoxe : moment de l année où tout le monde est éclairé pendant la même durée. Le soleil culmine : phénomène quotidien, c est lorsqu il est au plus haut dans le ciel. Le soleil au zénith : le soleil est à la verticale d un point. 18/41

9 La variation des températures entre l été et l hiver : - La durée d éclairement. - L inclinaison de la Terre. En été, l hémisphère nord est plus éclairé que le sud (par ex. le pôle nord reste éclairé). La portion des parallèles éclairée est plus grande dans l hémisphère nord, donc la journée est plus longue. La chaleur est due à l inclinaison plus faible des rayons lumineux dans l hémisphère nord. 19/41

10 V- Mouvement apparent du soleil Le mouvement apparent du soleil (mouvement diurne et son évolution au cours de l année). Le soleil tourne autour de l axe des pôles (en fait c est nous qui tournons). Il est plus ou moins haut dans le ciel selon les saisons (axe des pôles incliné par rapport au plan de l écliptique). Le soleil ne se couche strictement à l ouest qu aux équinoxes! 20/41