Physique-Chimie au Collège

I – les sources lumineuses

Il existe deux types de sources de lumière : les sources primaires et les objets diffusants :

• Les sources primaires produisent la lumière qu’elles envoient. Les étoiles (comme le Soleil), les lampes, les lasers, les DEL sont des sources primaires de lumière.

• Les objets diffusants renvoient dans toutes les directions une partie de la lumière qu’ils reçoivent. En l’absence de lumière reçue, ils n’émettent aucune lumière. La lune, les planètes, l’écran de cinéma ou les objets clairs sont des objets diffusants.

II – Corps opaques, corps transparents

• Corps opaques: ils ne laissent pas passer la lumière ( on ne voit pas à travers ).

Ex : Bois, métaux, béton, carton, …

• Corps transparents: ils laissent passer toute la lumière ( on voit parfaitement à travers ).

Ex : Le verre, l’air, l’eau et certains plastiques…

III – Condition de vision des objets

Voir un objet, c’est recevoir dans nos yeux de la lumière provenant de cet objet.

IV – Propagation rectiligne de la lumière

La lumière est invisible. Le trajet de la lumière devient « visible » dans une milieu diffusant (fumée, brouillard,…).

Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite. On dit que la propagation de la lumière est rectiligne.

Le trajet de lumière, depuis la source lumineuse jusqu’à l’objet éclairé peut être modélisé par des demi-droites munies d’une flèche indiquant le sens de propagation.

Ces demi-droites fléchées sont appelées des rayons lumineux.

V– Formation des ombres

On appelle source ponctuelle une source lumineuse dont les dimensions sont très petites par rapport aux dimensions de l’objet,pour laquelle, vue depuis l’objet, tout se passe comme s’il n’y avait qu’un point qui émet de la lumière.

Expérience :

On éclaire une balle de tennis grâce à une source ponctuelle et on place un écran blanc derrière la balle.

Observations :

On observe qu’une partie seulement de la balle est éclairée.

La zone sombre du corps opaque est appelée ombre propre.

Plaçons maintenant un écran derrière la balle. On observe sur cet écran une partie non éclairée, de contour circulaire, appelée ombre portée de la balle.

Entre l’écran et la balle de tennis, introduisons une balle de tennis de table. Nous pouvons localiser une zone de l’espace où cet objet n’est pas éclairé par la source : c’est le cône d’ombre (ou zone d’ombre) de la sphère.

Interprétation :

La formation des ombres s’explique par le principe de propagation rectiligne de la lumière.

Représentons en utilisant le modèle du rayon lumineux une vue de profil de cette expérience, ainsi qu’une vue de face de l’écran :

Cas des éclipses :

Les ombres permettent d’expliquer les éclipses.

Celles-ci se produisent lorsque le Soleil, la Terre et la Lune sont alignés :

• Eclipse de Soleil : Lorsque le Soleil, la Lune puis la Terre sont alignés, il se produit une éclipse de Soleil. La Lune vient se placer entre le Soleil et la Terre. L’ombre portée de la Lune se projette sur la Terre. L’éclipse totale n’est visible que depuis cette zone.

• Eclipse de Lune : Lorsque le Soleil, la Terre puis la Lune sont alignés, il se produit une éclipse de Lune. La Lune se trouve dans le cône d’ombre de la Terre. Elle n’est plus visible.