5e – 4 – Propagation de la lumière

4.1. Le rayon de lumière

Powerpoint support du cours (cliquez dans les diapositives pour les étapes d’animations)

Activité

Expérience :

  • Avec un laser et un système de fentes, on montre que la lumière se propage en lignes droites.

Cours

Toute source de lumière, émet, ou diffuse, de la lumière dans toutes les directions. Il en est de même pour une source ponctuelle. Cette lumière se propage en lignes droites appelés rayons de lumière.

Activité

Expérience :

  • On utilise cette fois le rétroprojecteur et une feuille percée d’un trou pour créer un faisceau lumineux que l’on met en évidence avec de la craie.

Cours

Dans un milieu transparent et homogène, la propagation de la lumière se fait suivant des lignes droites appelées rayons de lumière.

Un rayon de lumière ne peut pas être isolé, mais c’est un faisceau de lumière qui provient d’une source de lumière.

Schéma : le rayon lumineux et le faisceau de lumière

  • Documents 

Fiche métier Nathan p87 : Connaître l’heure avec le soleil

4.2. Les ombres

Activité

Expérience : 

  • Avec une diapositive munie d’un cache percée d’un trou, on figure une source de lumière ponctuelle (qui semble provenir d’un seul point). Un objet opaque est interposé entre la source et l’écran (feuille de papier blanc).
  • Observation de l’ombre d’une boule à l’aide d’une boite noire.
  • Observation d’une ombre générée avec des sources de lumières colorées.

Cours

L’objet n’est pas uniformément éclairé. Une partie de sa surface reçoit de la lumière (zone éclairée) et une autre non (zone d’ombre ou ombre propre de l’objet). La séparation entre les deux zones est nette.

Une zone de l’écran n’est pas atteinte par la lumière émise par la source : c’est l’ombre portée de l’objet sur l’écran. L’ombre portée est plus grande que l’objet. Son contour est net. Cette ombre est toujours noire, quelle que soit la couleur de la lumière émise.

La zone située entre l’ombre propre d’un objet et son ombre portée est appelée cône d’ombre car elle a la forme d’un cône tronqué.

La position et la forme d’une ombre portée dépend de la position de la source de lumière et de la forme du contour de l’objet.

  • Schéma

A partir du modèle du rayon lumineux nous pouvons expliquer les observations précédentes par des constructions géométriques faisant intervenir des droites.

Les rayons lumineux tangents à l’objet délimitent la zone d’ombre portée sur l’écran. Ces mêmes rayons limitent la zone d’ombre propre de l’objet.

Le cône d’ombre est la zone de l’espace où aucun rayon émis par la source ne se propage.

5e ombres

  • Documents 

Etude de document Nathan p81 : Technicien en optique

Document Nathan p81 : Ombre et propagation de la lumière (histoire)

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