LES SOURCES DE LUMIÈRE LA PROPAGATION DE LA LUMIÈRE

Transcription

1 Sommaire optique cinquième Observons, expérimentons, analysons 1. Les sources de Lumière 2. Éclairer un objet par diffusion 3. Les conditions de vision 4. Le milieu LES SOURCES DE LUMIÈRE Bilan Thèmes de convergence Sécurité : Les dangers de certains rayonnements Énergie : L'énergie solaire : une énergie nouvelle? Histoire des sciences Al Hassan Ibn Al Haytham, fondateur de l'optique moderne Observons, expérimentons, analysons 1. Le faisceau de lumière 2. La propagation de la Lumière 3. La modélisation de la lumière Bilan Thèmes de convergence : Météorologie et climatologie : Pourquoi y a-t-il des saisons? Observons, expérimentons, analysons 1. Ombres et Lumière 2. Les phases de la Lune 3. Les éclipses LA PROPAGATION DE LA LUMIÈRE LES OMBRES ET LES ÉCLIPSES Bilan Thèmes de convergence Importance du mode de pensée statistique : La prévision des éclipses Histoire des sciences Thalès : le premier «penseur» connu de l'histoire Les grands astronomes et la naissance de la science 1

2 Séquence sur l entrée de la lumière dans l œil et l importance de la diffusion. QUESTION 1 POURQUOI VOIT-ON UN OBJET? «Je pose une pomme sur le bureau, en salle éclairée, pourquoi le voyez-vous?» Condition : Nécessité d une salle obscure. Matériel : un objet, et un livre/élève Hypothèses : _ 2

3 Dans la salle de classe obscure, nous ne voyons aucun objet : nos yeux ne reçoivent pas de lumière en provenance de ces objets. 1. Allumons une lampe dans cette pièce : nous voyons cette lampe : de la lumière issue de la lampe pénètre dans nos yeux nous voyons aussi les murs de la pièce ou la porte de la pièce : de la lumière est renvoyé dans toutes les directions par les murs ou par la porte pénètre dans nos yeux. Nous dirons que la lampe, les murs et la porte sont des sources de lumière. 2. Ces sources sont-elles semblables? la lampe qui produit la lumière qu'elle émet 2 est appelée source primaire, les murs, la porte qui diffusent 1 toute, ou une partie, de la lumière qu'ils reçoivent, sont appelés sources secondaires ou objets diffusants. 1 : diffuser : renvoyer la lumière dans toutes les directions. 2 : émettre : produire et envoyer 3. Dans notre environnement, les sources de lumière sont nombreuses. Les sources lumineuses primaires que nous pouvons classer en deux catégories : a) les sources lumineuses primaires «chaudes» ou corps portés à haute température, comme Une flamme, le filament d'une lampe à incandescence, la lave d'un volcan, le Soleil, les étoiles,... b) les sources primaires lumineuses «froides» qui émettent à température ordinaire, comme un écran de télévision allumé, un tube fluorescent, une luciole,... Les sources secondaires, qui sont plus nombreuses : Tout objet éclairé va diffuser toute, ou une partie, de la lumière reçue et deviendra ainsi une source (secondaire) de lumière, comme les planètes, la Lune, les satellites, l'écran d'une salle de cinéma, le professeur, un camarade,... et donc tout objet éclairé qui diffuse toute, ou une partie, de la lumière reçue. Dans la salle de cinéma, l'écran est éclairé par la lumière du projecteur ; il diffuse également la lumière. Dans cet exemple, le projecteur est la source primaire de lumière ; l'écran est une source secondaire de lumière. C'est aussi le cas de tous les objets qui nous entourent et que nous voyons parce qu'ils diffusent la lumière reçue du Soleil. La Lune diffuse vers la Terre une partie de la lumière qu'elle reçoit du Soleil. La Lune est une source secondaire. 3

4 Expérience : Soit la salle de classe. Une lampe envoie un faisceau de lumière à l'intérieur de la salle. Mur jaune Le carton blanc AB fixé sur le mur jaune n'est pas éclairé. Plaçons un écran E sur le trajet de la lumière Mur jaune Avec un écran blanc, le mur jaune est éclairé. L'écran E diffuse la lumière qu'il reçoit de la lampe et éclaire ainsi le carton blanc AB fixé sur le mur jaune. Il constitue une source secondaire de lumière. Une source secondaire de lumière est un corps qui reçoit la lumière qu'il diffuse. Remarque Avec un écran noir, le mur jaune n'est pas éclairé. Un écran noir absorbe la lumière ; il ne la diffuse pas. 4

5 Voir un objet qui ne peut pas être éclairé par une source primaire. Matériel : une lampe, un écran et un objet. Expérience : Réaliser le montage décrit par le schéma ci-contre (vue de dessus). Expliquer comment on doit procéder pour éclairer l'objet sans rien toucher au montage déjà réalisé Compléter le schéma. Conclure : Un objet peut être éclairé par... qui est une source.. Utiliser des Écrans diffusants. 1. Matériel. En plus du matériel utilisé précédemment on dispose d'un second écran qui va nous servir de source secondaire (d'où l'expression écran diffusant) pour éclairer l'objet. Ce second écran peut présenter différents aspects (clair, sombre ou coloré) grâce à un jeu de feuilles de papier Canson. 2. Étude expérimentale. a/ Montage initial. C'est le même montage que dans l'expérience précédente. b/ L'éclairement de l'objet dépend-il? Observations De la distance qui sépare la source primaire de l'écran diffusant. De la distance qui sépare l'objet de l'écran diffusant

6 De l'orientation de l'écran diffusant. De l'aspect (clair ou sombre) de l'écran diffusant En résumé : (À remplir avec le professeur) c/ Et si l'écran est coloré? Observations : Sources de lumière secondaires Définition Un objet éclairé peut en éclairé un autre, il devient alors une source de lumière secondaire. Exemples Les planètes, leurs satellites et notre Lune, ne produisent pas de lumière mais diffusent vers nos yeux une partie de la lumière qu'ils reçoivent du Soleil. L'atmosphère, les nuages, éclairés par le Soleil, diffusent de la lumière vers le sol. L'écran blanc du cinéma diffuse la lumière émise par le projecteur, vers les spectateurs. Pour être vu, nous même devons être éclairés par une source de lumière primaire et diffuser une partie de cette lumière vers les autres. 6

7 Sources de lumières primaires La lumière est produite et émise par la source Objet diffusant Il reçoit et diffuse la lumière (Tout ou partie de cette lumière) Il peut être lui-même source de lumière, il est alors une source de lumière secondaire Capteur de lumière : Les yeux Il reçoit la lumière et réagit Si un capteur de lumière ne reçoit rien ou s il n est pas assez sensible il ne va pas réagir. Pour nous si nos yeux ne reçoivent pas de lumière ou s ils ne sont pas assez sensibles à cette lumière, ils ne vont pas réagir il n y aura pas d information transmise au cerveau on verra donc du noir Pour voir un objet, l'œil doit recevoir de la lumière provenant de cet objet. Une source primaire de lumière est un corps qui produit et émet lui-même de la lumière. Une source secondaire de lumière est un corps qui reçoit la lumière qu'il diffuse. Un objet diffusant éclairé par une source primaire diffuse la lumière reçue (Tout ou partie de cette lumière) : il peut constituer une source secondaire de lumière. Un objet qui ne diffuse aucune lumière sera vue noir 7