File - Sciences 8 - l`optique
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Sciences 8 Module 3 La lumière et les systèmes optiques http://cfisscience8optique.weebly.com 1 Quelle est la nature de la lumière ? Vidéo – BBC Light Fantastic 1 Empédocle Il y a près de 2000 ans, en Sicile, des philosophes grecs se questionnent sur la nature de la lumière. L’un de ces philosophes se nommait Empédocle. Il croyait que la vision fonctionnait de cette façon : On pourrait dire que selon cette théorie, nos yeux fonctionnent comme une lampe de poche. À la suite du travail d’Empédocle, le mathématicien grec, Euclide, un maitre de la géométrie, se posa ensuite la question suivante : « Pour un observateur quelconque, pourquoi les objets, qui sont loin de lui, paraissent-ils si petits à comparaison aux objets qui sont proches de lui ? » Quelle est la réponse à la question ci haut et quelle nouvelle découverte a-t-on fait à propos de la nature de la lumière ? Dessine un schéma qui démontre cette découverte. 2 AlHazen AlHazen était un scientifique et mathématicien arabe qui a apporté une nouvelle compréhension de la nature de la lumière. Selon lui, la lumière… Fais un schéma de la théorie d’AlHazen et inclus une courte description. Les difficultés d’expliquer la nature de la lumière En général, pourquoi était-il difficile d’expliquer la nature de la lumière ? Trouve un minimum de trois raisons. 1._________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ Comment décrit-on la vision ? 3 4 La propagation de la lumière Rayon de lumière : La lumière voyage en ligne droite sous forme d’ondes. Un rayon est une ligne imaginaire qui montre la direction dans laquelle un faisceau lumière voyage. On le représente par une flèche droite qui indique la direction de l’onde. Faisceaux de lumière : Une source de lumière émet en général de la lumière dans plusieurs directions. L'ensemble des rayons de lumières correspond alors à un faisceau de lumière. . Lampe de poche 5 La lumière sur différentes surfaces 1. Les ondes peuvent passer à travers des matières transparentes. Elles sont transmises. Exemples : ______________________________________________________ 2. Les ondes ne peuvent pas passer à travers des matières opaques. Elles peuvent être réfléchies ou absorbées. Exemples : ______________________________________________________ 3. Les ondes peuvent passer partiellement à travers des matières translucides. Elles sont transmises et absorbées et réfléchies. Exemples : ______________________________________________________ 6 La réflexion de la lumière La réflexion : ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ Surface plane : Une surface, comme un miroir plan (plat), qui réfléchie la lumière d’une façon uniforme. a) rayon incident : Le rayon de lumière qui frappe une surface b) rayon réfléchi : Le rayon de lumière qui est renvoyé dans une direction par la surface n) la normale : Une ligne qui est perpendiculaire (à 90 degrés) de la surface réfléchissante. i) l’angle d’incidence : L’angle formé entre le rayon incident et la ligne normale. r) l’angle de réflexion : L’angle formé entre la ligne normale et le rayon réfléchi. La loi de réflexion : L’angle de réflexion est égal à l’angle d’incidence par rapport à la normale. 7 La réfraction Réfraction : La réfraction est la déviation que subit la lumière lorsqu’elle passe à travers d’une matière à une autre. La lumière dévie car elle change de vitesse lorsqu’elle traverse des matières de masses volumiques différentes. En règle générale, plus la masse volumique est grande, plus la lumière ralentit. Il y a par contre, des exceptions comme si l’on compare l’eau et l’huile. Règle de réfraction : lorsque la lumière passe a. de faible à forte masse volumique, le rayon réfracté dévie en direction de la normale (vers la normale). La nouvelle direction de la lumière est l’angle de réfraction (R). 8 b. de forte à faible masse volumique, le rayon réfracté dévie en direction opposée de la normale (s’éloigne de la normale). La nouvelle direction de la lumière est l’angle de réfraction (R). Les mirages : La lumière peut être réfractée par l’air d’une température différente. Vu que la masse volumique de l’air diminue lorsqu’elle est réchauffée, la lumière venant de l’air plus froide est réfractée par l’air plus chaude et cause un mirage. Quelle est la différence entre la réflexion et la réfraction? ___________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ 9 Les types de lentilles Lentille : Une lentille est un morceau incurvé de matière transparente comme le verre ou le plastique. La lumière est réfractée lorsqu’elle traverse une lentille. 1) La lentille biconcave (divergente) : _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ Ce type de lentille rend l’objet observé plus petit mais te permet de voir une plus grande région. 2) La lentille biconvexe (convergente) : _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ Ce type de lentille cause une augmentation de la taille de l’objet observé. 10 L’œil L’œil humain comprend une lentille biconvexe appelée cristallin. Les parties de l’œil : La pupille : ________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ L’iris : _____________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ Le cristallin : ______________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ La rétine : ________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ Le nerf optique : __________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ La cornée : ________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ La tache aveugle : _________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ Muscle ciliaire : ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ La fovéa : _________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ 11 Comment se compare l’œil humain (l’œil mammifère) aux autres types de yeux dans le règne animal ? Cristallin : Une lentille biconvexe dans l’œil humain. Le cristallin est capable de faire la mise au point sur les objets éloignés ou rapprochés en changeant de forme. La lumière doit toujours être dirigé sur la fovéa. La lumière d’un objet éloigné La lumière d’un objet rapproché Des problèmes de vision : a. L’hypermétropie : L’image se forme derrière la rétine parce que l’œil est trop court. Corrigé avec une lentille biconvexe. Les gens hypermétropes ont de la difficulté à voir les objets rapprochés. b. La myopie : L’image se forme devant la rétine parce que l’œil est trop long. Corrigé avec une lentille biconcave. Les gens myopes o nt la difficulté de voir des objets éloignés. 12 Grâce à plusieurs inventions, nous pouvons améliorer notre vision. Nous pouvons observer le monde infiniment petit des microorganismes et l’univers infiniment grand de l’espace. Les télescopes : Télescopes réfracteurs : ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________ _______________________________________ Télescopes réflecteurs : ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ Les jumelles : ______________________________________________ ______________________ ______________________________________________ ______________________________________________ ____________________________________________ 13 Questions importantes 1. Quelle est la fonction de l’objectif dans un télescope ? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 2. Quelle est la fonction de l’oculaire d’un télescope ? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 3. Quel rôle les prismes jouent-ils dans des jumelles? _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 4. Comment des systèmes optiques comme le microscope et le télescope ont-ils contribué à l’acquisition de connaissances scientifiques? Donnes-en quelques exemples. _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ 14 Chirurgie oculaire : Il y a plusieurs conditions qui peuvent causer des troubles de vision et qui peuvent être corrigées avec une chirurgie oculaire. Dans le cas de la cataracte, le cristallin devient embrouillé et il peut être remplacé par un cristallin artificiel. Les glaucomes peuvent affecter le nerf optique et la vision; ceux-ci peuvent également être corrigés par une chirurgie. 15
