Nos classiques

Physique-Chimie Cycle 4

Mes Pages
Thème 1 - Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
L'eau que nous buvons est-elle pure ?
Ch. 2
La matière : états, masse et volume
Ch. 3
Les changements d'état de la matière
Ch. 4
Les mélanges
Ch. 5
La matière à l'échelle microscopique
Ch. 6
Que trouve-t-on dans l'air ?
Ch. 7
Les transformations chimiques et la pollution
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Les ions dans notre quotidien
Ch. 10
Quand les acides et les bases réagissent
Ch. 11
Introduction à la masse volumique
Ch. 12
La masse volumique
Ch. 13
La matière, dans l'espace et dans l'Univers
Ch. 14
De l'Univers aux atomes
Thème 2 - Mouvement et interactions
Ch. 15
Introduction à la vitesse et au mouvement
Ch. 16
Repérage de mouvement et mesure de vitesse
Ch. 17
Vitesse et mouvement
Ch. 18
Les interactions
Ch. 19
Les forces
Ch. 20
Le poids
Thème 3 - L'énergie et ses conversions
Ch. 21
Introduire la notion d'énergie
Ch. 22
Conversion et transfert de l'énergie
Ch. 23
La conservation de l'énergie
Ch. 24
Les circuits électriques
Ch. 25
La tension et l'intensité
Ch. 26
Relations entre grandeurs dans les circuits électriques
Ch. 27
Résistance et loi d'Ohm
Ch. 28
Puissance et énergie en électricité
Thème 4 - Des signaux pour observer et communiquer
Ch. 29
Le son
Ch. 30
La lumière
La lumière
Ouverturep. 401
Le principe de la vision
Activité documentairep. 402
Comment observer une éclipse de soleil sans risques ?
Activité expérimentalep. 403
Comment prédire la taille d'une ombre ?
Activité expérimentalep. 404
Attention aux lasers !
Tâche complexep. 405
Bilan
Bilanp. 406-407
Exercices
Exercicesp. 408-413
La Physique-Chimie autrement
Travailler autrementp. 414
Ch. 31
Vitesse de propagation des signaux
Ch. 32
Des signaux au-delà de la perception humaine
Nos dossiers d'actualité
Nos dossier d'actualité
Chapitre 10

Exercices

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Je me teste

Je sais

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1
Entre quels types de sources de lumière les scientifiques font-ils une différence ?



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2
Quelle est la condition suffisante pour voir un objet ?



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3
En général, dans un milieu transparent, la lumière se propage :



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4
On peut observer le Soleil directement à l'œil nu sans danger.


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5
La source primaire de lumière est :




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6
L'objet diffusant dans la liste suivante est :




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7
Les sources primaires de lumière.

Trouve l'intrus dans la liste suivante :
écran de smartphone - phare de voiture - luciole - DEL - Terre - le Soleil - foudre.
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8
Différents types de source de lumière.

Associe chaque source de lumière à sa catégorie : source primaire ou objet diffusant.
    Objet diffusant Source primaire
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    Je sais faire

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    9
    Visibilité d'un objet.

    Reproduis le schéma en ajoutant les rayons de lumière nécessaires pour voir l'arbre.
    Placeholder pour Dessin animé: garçon reposant près d'un ballon de foot, à l'ombre d'un arbre, par une journée ensoleillée.Dessin animé: garçon reposant près d'un ballon de foot, à l'ombre d'un arbre, par une journée ensoleillée.
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    10
    Quel est le rayon de lumière correctement tracé ?

    Placeholder pour Illustration: lignes droites et courbes, certaines avec flèches, montrant des concepts physiques.Illustration: lignes droites et courbes, certaines avec flèches, montrant des concepts physiques.



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    Exercice corrigé

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    Compétence : Interpréter des résultats.
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    11
    Éclipse de Lune.

    Lors d'une éclipse de Lune, la Lune passe dans une zone que la lumière du Soleil ne peut atteindre, la Terre faisant obstacle.

    1. Recopie et complète le schéma en traçant deux rayons de lumière émis par le Soleil : l'un issu de S1 et passant par N ; l'autre issu de S2 et passant par S.
    2. Quelle est la source primaire de lumière ?
    3. Peut-on regarder une éclipse de Lune à l'œil nu sans danger ?
    4. Fait-il jour ou nuit aux points A, B et C ? Justifie tes réponses.
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    Doc. 1
    La Lune à différents moments de son éclipse.

    Placeholder pour Photographie d'une éclipse lunaire : la Lune, passant du blanc au rouge cuivré.Photographie d'une éclipse lunaire : la Lune, passant du blanc au rouge cuivré.
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    Doc. 2
    Éclipse de Lune.

    Placeholder pour Schéma : éclipse lunaire. Alignement Soleil, Terre, Lune.Schéma : éclipse lunaire. Alignement Soleil, Terre, Lune.
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    Étapes de la méthode
    • Les rayons de lumière qui partent des extrémités opposées de la source et qui effleurent l'obstacle délimitent la zone que la lumière n'atteint pas.
    • La Lune est un objet diffusant car elle renvoie la lumière du Soleil mais n'émet pas sa propre lumière.
    • La lumière diffusée par la Lune est considérablement moins intense que celle du Soleil.
    • Là où il fait jour sur Terre, on reçoit la lumière du Soleil.
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    Corrigé
      1.
      Placeholder pour Schéma : alignement Soleil-Terre-Lune illustrant l'orbite lunaire.Schéma : alignement Soleil-Terre-Lune illustrant l'orbite lunaire.
      2. La source primaire de lumière est le Soleil.
      3. La Lune n'est pas une source de lumière dangereuse comme le Soleil. On peut donc observer le phénomène à l'œil nu.
      4. Il fait nuit aux points A et C car ils ne reçoivent pas la lumière du Soleil. Il fait jour au point B car il reçoit la lumière du Soleil.
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    Exercice similaire

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    12
    Éclipse de Soleil.

    Lors d'une éclipse de Soleil, la Lune masque le Soleil. L'ombre portée de la Lune se forme sur la surface de la Terre.

    1. Recopie et complète le schéma en traçant deux rayons de lumière émis par le Soleil qui délimitent l'ombre de la Lune à la surface de la Terre.
    2. Quelle est la source primaire de lumière ?
    3. Peut-on observer sans risques une éclipse de Soleil à l'œil nu ?

    Placeholder pour Schéma d'une éclipse solaire : le soleil, la lune et la terre sont représentés par des cercles.Schéma d'une éclipse solaire : le soleil, la lune et la terre sont représentés par des cercles.
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    Je m'entraine

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    13
    Chez le photographe.

    Les photographes utilisent parfois des parapluies blancs pour obtenir un éclairage uniforme et plus naturel lors d'une séance photo.

    1. À quelle catégorie de sources de lumière le parapluie blanc appartient-il ?
    2. À quelle catégorie de sources de lumière le flash appartient-il ?
    3. Reproduis et complète le schéma en traçant un rayon de lumière montrant le trajet de la lumière du flash à l'appareil photo.
    Placeholder pour <stamp theme='light-blue2'>Doc. 1</stamp> Photographe.<stamp theme='light-blue2'>Doc. 1</stamp> Photographe.
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    14
    L'étoile du Berger.

    Une étoile est un astre qui produit lui-même sa lumière. Mais l'étoile du Berger n'est pas une étoile, c'est la planète Vénus.

    1. À quelle catégorie de sources de lumière Vénus appartient-elle ?
    2. Comment expliquer que Vénus puisse être confondue avec une étoile ?
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    15
    Théâtre d'ombres.

    Les ombres d'un théâtre d'ombres peuvent être obtenues en recréant les contours d'objets ou de personnages avec l'ombre portée des mains.

    Définis ce qu'est une ombre portée.
    Quel type d'objet est indispensable à la formation d'une ombre à partir d'une source de lumière ?
    Qu'est-ce qui joue ce rôle dans les ombres que décrit l'énoncé ?
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    16
    Les nautiles.

    Compétence
    Produire et transformer des tableaux ou des documents graphiques
    Les nautiles sont des mollusques qui vivent dans la mer. Ils ont très peu changé depuis 400 millions d'années. Ainsi, leur œil n'est constitué que d'une chambre noire, comme un sténopé.
    Placeholder pour Gros plan d'un nautile, céphalopode marin. Sa coquille nacrée, ses tentacules et son œil sont visibles.Gros plan d'un nautile, céphalopode marin. Sa coquille nacrée, ses tentacules et son œil sont visibles.

    1. Décalque et complète le schéma suivant en traçant deux rayons de lumière permettant d'expliquer la formation d'une image au fond de l'œil d'un nautile.
    Placeholder pour <stamp theme='light-blue2'>Doc. 3</stamp> Œil de nautile.<stamp theme='light-blue2'>Doc. 3</stamp> Œil de nautile.
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    17
    Une salle de classe.

    Compétence
    Mettre en œuvre un raisonnement logique simple pour résoudre un problème
    Dans une salle de classe, il y a deux piliers. Le tableau est séparé en parties T1, T2 et T3.

    1. Julien peut-il voir tout ce que le professeur écrit sur la partie T3 du tableau ? Justifie ta réponse.
    2. Le camarade derrière Julien peut-il voir cette partie T3 ? Justifie ta réponse.
    3. Quelle partie du tableau Clara aura-t-elle du mal à voir à cause du pilier P1 ?
    Placeholder pour <stamp theme='light-blue2'>Doc. 4</stamp> Salle de classe.<stamp theme='light-blue2'>Doc. 4</stamp> Salle de classe.
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    18
    Pointeur laser.

    Compétence
    Agir de façon responsable, respecter les règles de sécurité
    Dans certaines conférences, le conférencier dispose d'un pointeur laser pour montrer les images qu'il commente.

    1. Pourquoi le conférencier doit-il faire très attention à la direction dans laquelle il oriente son pointeur ?
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    19
    Des mots pour une phrase.

    Compétence
    Écrire des phrases claires, sans faute, en utilisant le vocabulaire adapté
    Utilise les mots pour construire des phrases correctes.

    1. Sources primaires - objets - lumière.
    2. Objets diffusants - lumière - directions.
    3. Voir - objet - oeil.
    4. Lumière - propage - transparent.
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    Une notion, trois exercices
    Différenciation

    Compétence : Interpréter des résultats.
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    20
    Visibilité des objets. Des gilets de haute visibilité.

    Les gilets de sécurité sont utilisés par les cyclistes pour être vus lorsqu'ils circulent sur la route la nuit. Lorsqu'ils ne sont pas éclairés directement par une lampe, ils sont jaunes fluorescent avec des bandes grises. Lorsqu'ils sont éclairés directement par des phares, les bandes grises deviennent brillantes et peuvent être vues de loin.

    1. Quelles sont les conditions de visibilité d'un objet ?
    2. Les bandes grises peuvent être interprétées comme des écrans hautement réfléchissants. De quel type de sources de lumière s'agit-il ?
    3. Que fait la lumière des phares lorsqu'elle atteint les bandes grises ?
    4. Propose une explication du changement d'aspect des bandes grises des gilets de haute visibilité.
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    20
    Visibilité des objets. Observer les planètes.

    Cinq planètes de notre système solaire sont observables à l'œil nu dans le ciel nocturne : Vénus, Mars, Jupiter, Mercure et Saturne. On a longtemps cru que ces cinq planètes étaient des étoiles particulières, car on ne pouvait pas différencier leur éclat de celui des étoiles. On sait aujourd'hui que ces astres diffusent la lumière émise par un autre astre.

    1. Donne le type de sources de lumière auquel correspondent les planètes.
    2. Quel astre produit la lumière diffusée par les planètes ?
    3. Décris le trajet de la lumière permettant de voir une planète depuis sa source primaire jusqu'à l'œil d'un observateur sur Terre.
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    20
    Visibilité des objets. Pourquoi a-t-on les yeux rouges sur les photos ?

    Frédéric regarde une photo qu'un ami a prise : il constate qu'il a les yeux rouges. Il suppose que c'est à cause du flash.
    Placeholder pour Schéma détaillé de l'œil humain: cornée, iris, cristallin, pupille, rétine et nerf optique.Schéma détaillé de l'œil humain: cornée, iris, cristallin, pupille, rétine et nerf optique.

    1. Sachant que la rétine peut se comporter comme un écran, déduis-en le trajet de la lumière émise par le flash de l'appareil photo et explique la coloration des yeux rouges sur la photo.
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    J'approfondis

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    21
    Poissons lumineux.

    Certains poissons prédateurs des grandes profondeurs attirent leurs proies en émettant de la lumière grâce au phénomène de bioluminescence.

    1. À quelle catégorie de sources de lumière appartiennent ces poissons ?
    2. À quelle catégorie de sources de lumière appartiennent, a priori, leurs proies ?
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    22
    Méthode de visée.

    Compétence
    Produire et transformer des tableaux ou des documents graphiques

    Pour évaluer la taille d'un arbre, Yohan utilise la méthode de visée. Pour cela, il tient un crayon devant lui bras tendu et se déplace jusqu'à ce que le crayon cache l'arbre, et semble faire la même taille.

    1. Pourquoi Yohan ne voit-il plus l'arbre ?
    2. Reproduis la situation sur un schéma simple et trace les rayons de lumière qui bordent la zone que masque alors le crayon.
    Placeholder pour Dessin d'enfant observant le ciel ensoleillé, ballon à ses pieds.Dessin d'enfant observant le ciel ensoleillé, ballon à ses pieds.
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    24
    Le cadran solaire.

    Un cadran solaire est composé d'une plaque graduée en heure et d'une tige (gnomon) dont l'orientation dépend de la latitude du lieu où est installé le cadran. L'ombre du gnomon indique l'heure tout au long de la journée.
    Placeholder pour <stamp theme='light-blue2'>Doc. 2</stamp> Le cadran solaire.<stamp theme='light-blue2'>Doc. 2</stamp> Le cadran solaire.

    1. Pourquoi le gnomon a-t-il une ombre ?
    2. Recopie puis complète le schéma en traçant un rayon de lumière délimitant l'ombre du gnomon :
    Placeholder pour <stamp theme='light-blue2'>Doc. 3</stamp> Cadran.<stamp theme='light-blue2'>Doc. 3</stamp> Cadran.
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    23
    Au ski.

    Lorsque l'on fait du ski en montagne, il est conseillé de porter des lunettes de soleil.

    1. Que fait la lumière du Soleil quand elle rencontre la neige ?
    2. Pourquoi est-il conseillé de porter des lunettes de soleil ?
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    25
    Niveau laser.

    Charlie veut poser deux cadres photos à la même hauteur, sur deux murs opposés de sa chambre. Pour cela elle utilise un niveau laser qui projette sur les murs un trait repérant la hauteur choisie.

    1. Quelle propriété de la propagation de la lumière est utilisée dans ce dispositif ?
    2. À quelle catégorie de sources de lumière appartient le mur ?
    3. Quelle précaution importante doit prendre Charlie lors de ces opérations ? Pour quelles raisons ?
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    26
    Observation du ciel.

    La nuit, quand le ciel est dégagé, il est possible d'observer les étoiles et certaines planètes du système solaire. À l'œil nu, une planète et une étoile se ressemblent (point lumineux dans le ciel) mais au télescope on peut les distinguer.

    1. Quelle est, du point de vue de la lumière envoyée, la différence entre une planète et une étoile ?
    2. Une planète observée avec un télescope apparait-elle toujours comme un disque lumineux ? Explique ta réponse.
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    27
    Éclipse de Soleil.

    Compétence
    Agir de façon responsable, respecter les règles de sécurité
    Lucas a demandé à ses parents de lui acheter des lunettes spéciales pour observer l'éclipse.

    1. Pour quelle raison doit-il utiliser ces lunettes ?
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    28
    Éclipse annulaire.

    Une éclipse annulaire a lieu lorsque la Lune, centrée sur le disque solaire est trop éloignée de la Terre pour masquer tout le Soleil.

    1. À l'aide d'un schéma (Terre-Lune-Soleil et ses rayons de lumière), explique pourquoi depuis la Terre on ne voit que le contour du disque solaire.
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    29
    Soudure à l'arc.

    Lorsqu'on fait de la soudure à l'arc, il est nécessaire de porter un masque ou des lunettes de protection dotées de verres teintés pour se protéger de la lumière très intense qui est émise.

    1. Pourquoi faut-il porter une protection pour les yeux lorsqu'on fait de la soudure à l'arc ?
    2. Pourquoi les verres des lunettes ou les masques de soudure sont-ils teintés ?
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    30
    Observation de Mars.

    À certaines périodes de l'année, on peut observer Mars avec un télescope.

    1. Mars est-elle une source primaire de lumière ou un objet diffusant ?
    2. Par quelle source primaire de lumière Mars est-elle éclairée ?
    3. Reproduis le schéma et trace le trajet d'un rayon de lumière venant de Mars passant par le point R, dans le télescope et en allant jusqu'à l'œil.
    Placeholder pour <stamp theme='light-blue2'>Doc. 4</stamp> Observation de Mars.<stamp theme='light-blue2'>Doc. 4</stamp> Observation de Mars.
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    31
    Une ombre la nuit.

    Anne regarde par la fenêtre par une nuit de pleine Lune. Aucune lampe n'est allumée chez elle ou aux alentours. Pourtant, elle voit distinctement l'ombre de sa maison sur la pelouse du jardin.

    1. Comment est-il possible qu'Anne parvienne à voir l'ombre de sa maison, malgré l'absence de toute source primaire de lumière à proximité ?
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    32
    Des signaux lumineux.

    La lampe Aldis est une lampe conçue pour transmettre des messages codés sous forme de signaux lumineux. Elle est utilisée entre autres dans la Marine. Pour cela, la lampe du projecteur est soit cachée, soit visible.

    1. Que peux-tu dire concernant le matériau qui permet de cacher la lampe du projecteur ?
    2. Quel est l'avantage d'avoir un tel système à disposition sur les navires ?
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    Je résous un problème

    Compétence : Modéliser des phénomènes pour les expliquer.
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    Zoé et Jérémy partent en vacances. Il fait très chaud lorsque Jérémy aperçoit de l'eau sur la route. Zoé lui répond que c'est impossible ; cela doit être un mirage.
    Recopie et complète le schéma du Doc. 2 afin d'expliquer la formation du mirage ainsi que la disparition apparente de la route.
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    Doc. 1
    Mirage sur la route.

    Placeholder pour Photographie d'une route de campagne où deux voitures circulent. La chaussée est humide et reflète les voitures. Des maisons en pierre sont visibles en arrière-plan, ainsi qu'un panneau indiquant &quotRudici".Photographie d'une route de campagne où deux voitures circulent. La chaussée est humide et reflète les voitures. Des maisons en pierre sont visibles en arrière-plan, ainsi qu'un panneau indiquant &quotRudici".

    Quand la route est plus chaude que l'air au-dessus, l'air s'organise en couches de températures différentes. La lumière ne se propage alors pas de manière rectiligne dans l'ensemble de ces couches d'air proches de la route mais de manière courbe.
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    Doc. 2
    Schéma du mirage à compléter.

    Placeholder pour Schéma : mirage d'une voiture rouge observée par un homme. La réfraction de la lumière dévie la ligne de visée.Schéma : mirage d'une voiture rouge observée par un homme. La réfraction de la lumière dévie la ligne de visée.

    L'observateur voit deux voitures car il situe les objets dans le prolongement des rayons de lumière qu'il reçoit.
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    Exercices supplémentaires

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    33
    Les sources primaires dans la maison.

    On trouve de nombreuses sources primaires de lumière dans une maison : les lampes, les écrans de télévision ou d'ordinateur, etc.

    1. Cite deux autres sources primaires de lumière que l'on peut rencontrer à la maison.
    2. Peut-on rencontrer des objets diffusants à la maison ? Si oui, lesquels ?
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    34
    Texte à trous.

    Complète les phrases suivantes :

    1. Les sources primaires de lumière sont des objets qui
    lumière.
    2. Les objets diffusants sont des objets qui 
     la lumière qu'ils 
    .
    3. Pour voir un objet, l'œil a besoin de 
    . 
    4. L'observation du Soleil à l'œil nu peut provoquer 
    .
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    35
    Voiture discrète.

    Certaines voitures disposent de vitres teintées. De l'extérieur, on ne distingue pas ou peu les occupants du véhicule.

    1. À quel type de matériaux les vitres teintées appartiennent-elles ?
    2. Pourquoi ne distingue-t-on pas les occupants du véhicule depuis l'extérieur ?
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    36
    Vrai ou faux ?

    Réponds par vrai ou faux et corrige les réponses fausses.

    1. La Lune est une source primaire de lumière. 

    2. On ne peut pas observer le Soleil à l'œil nu. 

    3. Les étoiles sont des objets diffusants. 

    4. Les lasers ne présentent pas de dangers pour les yeux. 

    5. Un écran de cinéma est une source primaire de lumière. 

    6. La lumière se propage de manière courbe dans un milieu homogène. 

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    37
    Salle de cinéma.

    Lors de la projection d'un film, l'éclairage d'une salle de cinéma est éteint.

    1. L'écran de cinéma est-il un objet diffusant ou une source primaire de lumière ?
    2. Qu'en est-il des spectateurs et des fauteuils ?
    3. Un objet diffusant est-il obligatoirement éclairé par une source primaire de lumière ?
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    38
    Sécurité d'un laboratoire.

    Sur la porte d'un laboratoire dans lequel on utilise des lasers, on peut lire les indications suivantes : “Attention, laser ! Entrée strictement réservée aux personnes autorisées.”

    1. Pourquoi ne peut-on pas entrer dans ce laboratoire sans autorisation ?
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    39
    Observer les étoiles.

    La nuit, on peut observer les étoiles mais seulement sous certaines conditions.

    1. À quel type de sources de lumière les étoiles appartiennent-elles ?
    2. Pourquoi ne peut-on pas voir les étoiles quand il y a des nuages ?
    3. Comment peut-on alors qualifier les nuages ?
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    40
    Le bon mot.

    Choisis le bon mot dans les phrases suivantes.

    1. La lumière peut traverser un objet 
     (transparent / opaque / blanc).
    2. La lumière ne peut pas traverser un objet
    (transparent / opaque / foncé).
    3. La lumière se propage en général de manière 
     (courbe / circulaire / rectiligne).
    4. Le Soleil est
    (une source primaire / un objet diffusant).
    5. La Lune est
    (une source primaire / un objet diffusant).
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    Parcours de compétences

    Compétence : Modéliser des phénomènes pour les expliquer.
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    Lorsqu'on dirige un faisceau laser vers un mur, on ne voit qu'un point. Si on saupoudre de la poussière de craie, on voit alors le faisceau lumineux apparaitre.

    Propose un schéma permettant de modéliser cette deuxième situation.
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    Niveau 1
    J'identifie le phénomène physique à expliquer.
    Coup de pouce
    Quelle est la condition pour voir un objet ?
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    Niveau 2
    Je fais le lien entre le phénomène et le modèle qui m'est proposé pour expliquer.
    Coup de pouce
    Retrouve dans le bilan la modélisation du trajet de la lumière.
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    Niveau 3
    J'utilise le modèle qui m'est proposé pour expliquer le phénomène.
    Coup de pouce
    Représente le trajet de la lumière laser dans l'air jusqu'à un grain de poudre de craie, puis le trajet de la lumière issue de ce grain et qui le rend visible.
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    Niveau 4
    Je propose un modèle permettant d'expliquer le phénomène.
    Coup de pouce
    Voit-on réellement le faisceau du laser ?

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