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La Physique-Chimie autrement
P.204-205

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La Physique-Chimie autrement


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L’histoire du rayon de lumière

La lumière est longtemps restée un grand mystère pour l’Homme. Certains l’imaginaient créée par les objets que l’on voit, d’autres pensaient qu’elle était directement émise par nos yeux pour éclairer les objets qui nous entourent. La notion de rayons de lumière est apparue dès l’Antiquité mais il faut attendre les travaux du savant arabo-musulman Alhazen pour en connaitre les propriétés : propagation en ligne droite, réflexion, etc. Les scientifiques utilisèrent ce modèle jusqu’au XVIIIe siècle.

1
Place une feuille cartonnée, préalablement trouée à l’aide d’une épingle, contre la diode d’une lampe de smartphone. Place-toi dans le noir et fais passer la lumière par ce petit trou. Regarde le résultat sur un mur. Que remarques-tu dans la zone éclairée ?



2
Le modèle du rayon de lumière permet-il d’expliquer ce que tu observes ?



3
Sais-tu comment s’appelle ce phénomène qui ne peut pas être expliqué par le déplacement rectiligne de la lumière ?



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Doc. 1
Alhazen (965 - 2039)

<stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> Alhazen (965 - 2039)

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La lumière du feu d’artifice

Les feux d’artifice sont tirés en pleine nuit. As-tu déjà remarqué qu’à chaque fois qu’une « bombe » explose, on peut distinguer les détails du paysage ?

1
Sur l’image, retrouve les deux sources primaires de lumière.



2
Bien qu’il fasse nuit, on distingue le lac : par quoi est-il éclairé ?



3
Peux-tu tracer le chemin d’un rayon lumineux qui permet à un des spectateurs de voir le lac ?



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Doc. 1
Feu d'artifice.

<stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> Feu d'artifice.

Doc. 2
Explosion de lumière.

Quand la charge explose, des petites billes se dispersent et brulent en laissant derrière elles un sillage coloré.
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Un tour d’illusionniste : les deux bougies !

▸ Étapes de la fabrication : Place une bougie allumée devant la vitre. Place l’autre bougie, éteinte, de façon symétrique à la première de l’autre côté de la vitre : l’image de la première bougie doit se superposer avec la deuxième bougie. ▸ Des questions à se poser :

1
Quelle est la source primaire de lumière lors de cette expérience ?



2
Les autres objets nous envoient-ils aussi de la lumière ?



3
Comment se propage la lumière dans l’air ?



4
Comment les physiciens savent-ils qu’il faut placer la deuxième bougie symétriquement à la première ?



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Doc. 1
La personne ne se brule pas !

<stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> La personne ne se brule pas !

Doc. 2
Le secret de l’illusion.

<stamp theme='pc-green1'>Doc. 2</stamp> Le secret de l’illusion.

Doc. 3
Matériel.

- 1 vitre transparente de 20 cm × 30 cm minimum, fixée verticalement.
- 2 bougies identiques.
- 1 briquet ou des allumettes.
- Un adulte.
- Un spectateur.

Explication scientifique

Dans cette expérience, seule la flamme de la bougie émet sa propre lumière : c’est la source primaire. Tous les autres objets nous envoient aussi de la lumière mais ils ne font que la réfléchir ou la diffuser.
Dans l’air, la lumière se propage en ligne droite, on peut donc la représenter en traçant des rayons lumineux, faire des schémas et comprendre les lois de l’optique ! L’image ci-dessus montre bien que les deux bougies doivent être placées symétriquement.
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