Cinquième

Propagation de la lumière.

La lumière se propage de façon rectiligne , c'est à dire en ligne droite.

Il existe deux types de source de lumière :

  • Les sources de lumière primaire :
    Ce sont des corps  qui  produisent la lumière  qu'ils émettent. Comme tous les corps chauds (Lampe, Soleil,...) ou bien luminescents (écran, vers luisant, ...)

  •  Les sources de lumière secondaire
    Ce sont des corps qui ne produisent pas de lumière mais qui renvoient la lumière reçue. On dit que ces corps diffusent la lumière. Comme la quasi totalité des objets qui ne sont pas transparent.

La diffusion de la lumière est un phénomène au cours duquel un corps commence par recevoir de la lumière puis renvoie toute ou une partie de cette lumière dans toutes les directions.
 

Culture : (A ne pas recopier)

Ne pas recopier :

Une source secondaire n’est donc une source de lumière que lorsqu’elle est elle même éclairée par une source primaire ou par un autre objet diffusant.
La Lune, éclairée par le Soleil, ainsi que les autres planètes du système solaire sont des objets diffusant tout comme un écran de cinéma éclairé par un projecteur.
En fait, tous les objets (et les personnes) qui nous entourent sont des objets diffusant car ils diffusent la lumière des lampes ou celle du Soleil.

 

Modèle de la lumière

Afin de comprendre les phénomènes lumineux on peut se baser sur la propagation rectiligne de la lumière et représenter la lumière comme un trait droit. On appelle ce modèle, le modèle du rayon lumineux

Ce modèle est suffisant pour comprendre le phénomène d'ombre, de diffusion, de réflexion, ...

Lumière et ombre

Lorsqu’un objet opaque est éclairé par une source de lumière, certaines zones, situées derrière l’objet, ne reçoivent pas de lumière et constituent l’ombre de l’objet.

Ne pas recopier : Lorsqu’un objet opaque est éclairé on distingue deux zones d’ombre:

  • L’ombre propre est la zone de l’objet qui ne reçoit pas de lumière. Il s’agit de la partie de l’objet située à l’opposé de la source de lumière.
  • L’ombre portée se situe sur une surface située derrière l’objet (écran, mur, sol etc) et qui ne reçoit pas de lumière. Cette ombre possède une forme qui reproduit les contours de l’objet éclairé.

 

lumière_ombre

 

Conditions de visibilité

Il existe deux conditions essentielles pour voir un objet

  1. Il faut de la lumière
    • On ne peut pas voir un objet plongé dans le noir total
  2. Il faut que les rayons lumineux issus de l'objet atteignent l'observateur. 
    • On ne peut pas voir un objet derrière un écran opaque, car les rayons lumineux issus de l'objet sont bloqués par l'écran. Ils n'arrivent donc pas à l'observateur.

Quatrième

Puisque la lumière n’est pas un objet matériel (on ne peut la toucher !) au lieu de dire qu’elle se déplace on utilise le terme se « propager».


Un première condition pour que la lumière puisse se propager est d’avoir un milieu transparent (comme l’air, le vide ou le verre ).
Dans un milieu transparent comme l’air ,la lumière se propage alors en ligne droite .

Pour exprimer que la trajectoire de la lumière est une ligne droite on dit que sa propagation est rectiligne .

Une expérience simple qui permet de le montrer est d’essayer d’observer une source de lumière à travers plusieurs cartons percés. Pour observer cette source et donc pour recevoir la lumière qu’elle émet, on doit aligner les trous des différents cartons: l’alignement des différents trous montre bien que la lumière se propage en ligne droite.

A l’échelle humaine la lumière semble se propager de manière quasiment instantanée pourtant la lumière  possède une vitesse qui n’est pas infinie.
Cette vitesse étant très élevée ,elle a longtemps été impossible à déterminer.

La valeur approchée de propagation de la vitesse de la lumière ou célérité dans le vide est:
300 000 km/s ou 3,0x108 m/s.

 

Une source de lumière émet en général de la lumière dans plusieurs directions .
L’ensemble des rayons de lumières correspondent alors à un faisceau de lumière.

Un faisceau peut être représenté par les rayons de lumière qui le délimite.

ray

 

Troisième

Le modèle du rayon lumineux, permettant de décrire atteint ses limites pour expliquer les propriétés chromatiques (lié à la couleur) de la lumière.

Un nouveau modèle est à utiliser : le modèle ondulatoire de la lumière. Il conserve les caractéristiques du modèle du rayon lumineux en y ajoutant de nouvelles permettant de mieux décrire la lumière.

Dans ce modèle, la lumière est donc une onde tout comme le son. Mais ce n'est pas une onde mécanique (lié à la matière) c'est une onde électromagnétique, elle est donc capable de se déplacer plus vite et dans le vide (contrairement au son)

Il existe plusieurs types d'ondes électromagnétiques que l'on peut caractériser par leur fréquence (mesurée en Hertz : Hz)

Lumière_domaineElectromagnetique

La lumière visible n'est qu'un petit domaine des ondes électromagnétique que nos yeux peuvent capter. Le reste est invisible, mais peut être utilisé dans de nombreuses situtations avec les capteurs adéquats.