Le Soleil, la lampe, la Lune, les ombres : d’où vient la lumière et comment elle se propage.
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La lumière : sources et propagation
Module III : Énergie : ses sources et sa gestionSéquence 9 : LumièreSéance 23 : La lumière : ses sources, sa propagation
💡 Idée principale : la lumière est émise par des sources primaires (Soleil, lampe, flamme) et renvoyée par les objets diffusants (Lune, objets éclairés). Dans un milieu transparent et homogène, elle se propage en ligne droite, très vite (300 000 km/s). Un corps opaque l’arrête et forme une ombre.
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Étapes résumées
Source primaire : produit sa propre lumière ; objet diffusant : renvoie la lumière qu’il reçoit.
On voit un objet quand la lumière qui vient de lui entre dans notre œil.
La lumière se propage en ligne droite ; on la représente par un rayon (trait fléché).
Corps transparents, translucides et opaques ; un corps opaque éclairé a une ombre propre et une ombre portée.
Situation problème
Un soir à Mora, Fatimé fait ses devoirs à la lumière d’une lampe-torche. Son frère joue à former des animaux avec l’ombre de ses mains sur le mur. Elle remarque que la Lune brille aussi, et se demande si la Lune est une « lampe » comme le Soleil. En classe, Fatimé devra expliquer pourquoi on ne peut pas voir une lampe cachée derrière un mur.
Consignes :
Relève les questions que se pose Fatimé.
La Lune produit-elle sa propre lumière ?
Pourquoi l’ombre des mains a-t-elle la même forme que les mains ?
le problèmeje réfléchisla lampe torche
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Compétence visée
Utiliser la lumière à bon escient en connaissant ses sources et son mode de propagation.
Objectifs de la leçon
Distinguer source primaire et objet diffusant.
Montrer que la lumière se propage en ligne droite.
Expliquer la formation des ombres et classer les corps selon leur transparence.
Les sources de lumière
Activité 1 : qui produit la lumière ?
Le document 1 classe quelques objets que l’on peut voir.
Document 1 : sources primaires et objets diffusants.
Quelle différence y a-t-il entre le Soleil et la Lune ?
Peut-on voir une feuille de papier dans une pièce totalement noire ? Pourquoi ?
Ce qu’il faut comprendre : une source primaire produit sa propre lumière (Soleil, lampe, flamme). Un objet diffusant ne fait que renvoyer la lumière qu’il reçoit : la Lune est éclairée par le Soleil. Dans le noir total, on ne voit rien : pour voir un objet, il faut que de la lumière venant de lui entre dans notre œil.
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Sources naturelles et artificielles
Naturelles
Soleil, étoiles, éclair, luciole, feu de brousse.
≠
Artificielles
Lampe électrique, lampe-tempête, bougie, écran de téléphone.
La propagation de la lumière
Activité 2 : la lumière va tout droit
On perce un petit trou au même endroit dans trois cartons, alignés entre une lampe et l’œil (document 2).
Document 2 : expérience des trous alignés.
Dans quel cas l’œil voit-il la lampe ?
Que montre cette expérience ?
Ce qu’il faut comprendre : l’œil voit la lampe seulement quand les trois trous sont alignés. La lumière se propage donc en ligne droite : c’est la propagation rectiligne. On représente le trajet de la lumière par un rayon lumineux : un trait droit muni d’une flèche ; un ensemble de rayons forme un faisceau.
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À savoir
La lumière va très vite : environ 300 000 km par seconde dans le vide. Elle met environ 8 minutes pour venir du Soleil.
Elle se propage dans le vide, dans l’air, dans l’eau, dans le verre.
Pendant un orage, on voit l’éclair avant d’entendre le tonnerre : la lumière va beaucoup plus vite que le son.
Corps transparents, opaques et ombres
1. Comment la lumière traverse les corps
Corps
Comportement
Exemples
Transparent
laisse passer la lumière, on voit nettement à travers
vitre, eau claire, air
Translucide
laisse passer la lumière, mais on ne voit pas nettement
papier calque, verre dépoli, plastique blanc
Opaque
ne laisse pas passer la lumière
mur, bois, métal, corps humain
la lumièrela lampe-torcheles ombres
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Activité 3 : la formation des ombres
On éclaire un ballon avec une lampe devant un écran blanc (document 3).
Document 3 : ombre propre et ombre portée d’un ballon.
Quelle partie du ballon n’est pas éclairée ?
Pourquoi l’ombre sur l’écran a-t-elle la forme du ballon ?
Ce qu’il faut comprendre : la face du ballon tournée vers la lampe est éclairée ; l’autre face est dans l’ombre propre. Le ballon opaque arrête les rayons : sur l’écran se forme une zone sombre, l’ombre portée. Comme la lumière va en ligne droite, l’ombre portée a la forme du contour de l’objet.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
Une source primaire produit sa lumière (Soleil, lampe) ; un objet diffusant renvoie la lumière reçue (Lune).
On voit un objet quand sa lumière entre dans notre œil.
La lumière se propage en ligne droite à environ 300 000 km/s ; on la représente par des rayons.
Corps transparents, translucides et opaques.
Un corps opaque éclairé présente une ombre propre et donne une ombre portée.
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Vocabulaire à connaître
Source primaireobjet qui produit sa propre lumière.Objet diffusantobjet qui renvoie la lumière qu’il reçoit.Rayon lumineuxtrait droit fléché qui représente le trajet de la lumière.Opaquequi ne laisse pas passer la lumière.Ombre portéezone sombre sur un écran derrière un objet opaque éclairé.
Je m’évalue
1. La Lune est-elle une source primaire ?
2. Comment se propage la lumière dans l’air ?
3. Une vitre est-elle transparente, translucide ou opaque ?
4. Qu’est-ce qu’une ombre portée ?
Réponses : non, elle renvoie la lumière du Soleil · en ligne droite · transparente · la zone sombre derrière un objet opaque. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
je retiensle cortexl’eau potable
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Erreurs fréquentes
Croire que la Lune produit sa lumière : elle est éclairée par le Soleil.
Dessiner des rayons lumineux courbes ou sans flèche.
Croire que l’œil envoie de la lumière pour voir : c’est la lumière qui entre dans l’œil.
Méthode
Pour construire une ombre : trace à la règle les rayons qui partent de la source et passent par les bords de l’objet, prolonge-les jusqu’à l’écran, puis colorie la zone entre ces rayons derrière l’objet.
Activité d’intégration
Les élèves de 6e de Kaélé préparent un spectacle d’ombres chinoises pour la fête de l’école. Ils ont une lampe-torche, un drap blanc tendu, des silhouettes en carton et une feuille de plastique transparent.
Explique comment se forme l’ombre d’une silhouette sur le drap.
Pourquoi la feuille de plastique transparent ne donne-t-elle pas d’ombre nette ?
Comment obtenir une ombre plus grande ? Fais un schéma avec les rayons.