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L’Optique
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L’optique – la
branche de la
physique qui étudie
la lumière et le
vision.
La lumière – une
forme d’énergie
rayonnante qui
vient des ondes
électromagnétiques
, détectable par
l’oeil humain.
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Différentes sources produisent
de la lumière.
La plus importante = le Soleil
(naturelle)
Les humains ont créé les
sources artificielles
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Objets lumineux - émettent leurs propres lumières. Ils
donnent de la lumière.
Objets non-lumineux - n’émettent pas leurs propres
lumières. Ils réfléchissent la lumière émise par
d’autres sources.
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L’énergie est transformée en lumière par les objets
lumineux
Il y a des différentes formes d’énergie:

Chimique
Électrique
Nucléaire
Thermique

Voici 6 catégories de sources de lumière



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Les objets deviennent lumineux par une chaleur
intense
Ils émettent des températures très élevées
Une partie de l’énergie est transformée en énergie
thermique – s’ils perdent trop d’énergie, ils ne sont
pas une source efficace.
Exemples : une ampoule, une allumette, une bougie
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On préfère les source
efficaces, mais les
sources inefficaces
sont aussi utiles!
Garder ta nourriture
chaude!
Garder tes poussins
chaude (et contente)!
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Certaines substances qu’on appelle luminophores,
émettent de la lumière pour un petit peu de temps
après qu’ils sont illuminé
Les luminophores conservent l’énergie (le stockage
de l’énergie), et puis la libèrent sous forme de la
lumière
La couleur et la durée dépendent de la substance
utilisée.
Exemples: une montre, une étoile (décorations)
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Quand un courant
électrique passe à
travers un gaz, et les
particules gazeuses
émettent de la
lumière.
Exemples: un éclair
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Le procédé où un objet émet de la lumière en
recevant l’énergie d’une autre source.
Les tubes fluorescencents - écoles, bureaux etc...
Ces tubes produisent moins de chaleur que les
ampoule incandescents
Ces tubes fonctionnent par :


La décharge électrique
La phosphorescence
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La lumière produit par un réaction chimique
Les 2 substances sont séparées dans une tube par
une paroi, mais quand on brise le paroi les
substances se mélangent et un réaction chimique
produit de la lumière
Exemples - les bracelets
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Certaines êtres vivantes
peuvent devenir lumineux
sous l’effet d’une réaction
chimique
Ex/ les lucioles, les vers
luisants, et certaines
espèces de poissons,
bactéries et champignons
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Lors de la sélection de matériaux, les
ingénieurs et ingénieures doivent évaluer ceux
qui interceptent la lumière et ceux qui la
laissent passer.
Par exemple…on veut construire une nouvelle
maison…est-ce qu’on veut que la lumière passe
à travers toute la maison…quels types de
matériaux est-ce qu’on veut utiliser, et où?
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Selon leur degré de transparence, les matériaux
sont classifié;

1. transparents

2. translucides

3. opaques

(Voir figure 1, p. 274)
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La pellicule de plastique est
transparente.
Ses particules laissent
facilement passer la lumière.
Les objets sont clairement
visibles, à l’autre côté de l’objet
Ex/ une fenêtre, le verre, les
eaux claires peu profondes.
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La peau est translucide.
Ses particules laissent passer une partie de la
lumière, mais une autre partie est réfléchie à la
surface.
On ne peut pas clairement voir les objets à
l’autre côté de l’objet.
Ex/ le verre givré, tes ongles
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Un verre de lait est opaque. La plupart des
matériaux sont opaques.
Ses particules ne laissent pas la lumière passer
à travers l’objet.
La lumière est soit absorbée ou réfléchie à la
surface de l’objet.
Ex/ le bois, une roche, une brique

La classification des matériaux selon leur degré
de transparence s’appelle:

ALÉATOIRE
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Un verre d’eau est transparent.
MAIS tu ne peux pas voir le fond d’un lac
profond…pourquoi??
Parce que l’eau absorbe la lumière et ne la
réfléchit pas beaucoup
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Donc, une petite quantité d’eau sera
transparent, une quantité plus importante sera
translucide, et une énorme quantité sera
opaque.
Ceci est vrai avec tous les matériaux
transparents…l’inverse est également vrai…
On peut couper une roche (opaque) en fines
tranches, et ils seront translucides.
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Quand la lumière frappe un matériel opaque,
elle ne le traverse pas.
Une partie est absorbée et convertie en énergie
thermique (donne de la chaleur)

Ex/ l’asphalte
 Pendant un jour ensoleillée, les rayons solaires frappe
l’asphalte, ils sont transformés en énergie thermique et
ça devient chaude.
 La lumière non-absorbée est réfléchie. (C’est pourquoi
on peut voir l’asphalte.)
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Il existe 3 propriétés qui décrivent la quantité
de lumière absorbée ou réfléchie;

1. La couleur

2. Le lustre

3. La texture
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Les matériaux noirs ou foncés absorbent une
plus grande partie de la lumière que les
matériaux blanc ou clair.
C’est pourquoi on utilise les bardeaux foncés
pour couvrir les toits de maisons, au Canada!

Les matériaux mats comme le bois absorbent
plus de lumière que les matériaux luisants
comme la tôle d’aluminium.
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
Un matériel avec une surface rugueuse comme
le stuc (popcorn ceiling) absorbera plus de la
lumière qu’un matériel à surface lisse, comme
le plâtre
** Les surfaces lisses et brillantes réfléchiront la
plus grande quantité de la lumière.
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une image = la représentation d’un objet.
un instrument d’optique reproduit l’image d’un
objet.
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Les images sont réelles ou virtuelles.
Il est possible de projeter une image réelle sur un
écran, mais il est impossible avec une image
virtuelle.
Ceci est parce que une image virtuelle n’est visible
qu’avec un instrument d’optique.
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



Il y a 4 caractéristiques des images:
1. la taille
2. le position
3. l’emplacement
4. la catégorie

La taille peut être:



inférieure à l’objet visionné
supérieure à l’objet visionné
semblable à l’objet visionné

Le position peut être:


droite
inversée

l’emplacement peut être:

changer. Tu peux manipuler l’emplacement d’un objet.
ex/ plus proche ou plus loin de l’instrument d’optique.

La catégorie peut être:


l’image réelle - projetée sur l’écran
l’image virtuelle - crée avec l’aide d’un instrument
d’optique seulement.
Snoop
Dog: le
vrai
homme
Tupac:
hologram
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
Une méthode pour décrire la taille d’une image est
d’indiquer son grossissement.
Les jumelles donnent un grossissement de 10 x
Un microscope donne un grossissement de 1 000 x
Voici la formule pour calculer le grossissement d’une
image:



grossissement = hauteur de l’image
hauteur de l’objet
ex/ un oiseau a une taille de 9 cm, semble avoir une taille
de 63 cm avec les jumelles. Quel est le grossissement de
l’oiseau?

Le grossissement de l’oiseau est 7 fois.


ex 2 et 3




Au microscope, la largeur de 0,1 mm d’une ficelle
semble atteindre 40 mm. Quel est le grossissement de la
ficelle?
Le grossissement de la ficelle est 400 fois.
Une lentille réduit la hauteur des lettres de 8 mm à 4
mm. Quel est le grossissement?
Le grossissement est 0,5 fois.
 Donnez
des exemples d’où nous utilisons les
miroirs.
Voici quelques exemples:
1. les dentistes – pour examiner nos
dents
2. les conducteurs/conductrices – pour
surveiller les autres automobiles
3. les décorateurs/décoratrices – pour
donner l’illusion d’une pièce plus grande.

Qu’est-ce qu’un miroir plan?

Un miroir plan est un miroir ordinaire. (c’est plat)

Le mot “plan” est la même qu’en mathématiques
 Une surface 2-D
 La vocabulaire associé à la réflexion de la lumière.
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
Pendant notre prochaine expérience on va
essayer à répondre la question suivante:
Question: Quelle est la relation entre l’angle
d’incidence et l’angle de réflexion de la lumière
quand c’est réfléchie d’un miroir plan?
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
les images produisent par les miroirs courbes sont
différentes de celles des miroirs plans.
Il y a deux types de miroirs courbes;


1. miroir convexe
2. miroir concave


la surface réfléchissante d’un miroir convexe est
arrondie vers l’exterieur comme le dos d’une
cuillère.
la surface réfléchissante d’un miroir concave est
incurvée à la manière du cuilleron (partie creuse)
d’une cuillère.

miroirs concaves;
téléscope
 lampe (chez le dentiste)
 lampe à poche

♦ miroirs convexes;
♦ facilite la surveillance dans les magasins
♦ installé à l’avant de l’autobus/voiture etc...
♦ **** attention; les objets qu’on voit sont plus
rapprochés que ne le suggère l’image!!!!!!
Réfraction de la lumière et les lentilles
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N’oublie pas - la lumière voyage en ligne droite
DANS L’AIR
Question: Qu’est-ce qui se passe quand la lumière
passe d’une substance à une autre?
http://www.brainpop.fr/category_20/subcategor
y_217/subjects_1659/
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Réponse: La lumière est déviée en passant d’une
substance à une autre (comme l’air à l’eau). Cette
déviation de la lumière s’appelle - RÉFRACTION
réfraction = distorsion
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ici la lumière est réfractée
quand elle passe de l’air à
l’eau
ça cause une distorsion de
l’image
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la lumière réfracté agrandit l’image
réfraction est essentielle à la vision
la lumière est réfléchie de la source de lumière à
tes yeux
ET
la lumière est réfractée en passant par tes yeux

la vitesse de la lumière change quand ça passe
d’une substance à une autre

ex/ l’air à l’eau
♦ la plus dense la substance, la plus lente
la vitesse de la lumière
♦ l’eau est plus dense que l’air, alors la
lumière ralentit quand ça frappe l’eau
♦ voir figure 2 Page 291
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tes yeux sont un exemple d’une lentille
une lentille: un disque incurvé et transparent qui
réfracte les rayons de lumière
exemples; loupe, lunettes, yeux

les lentilles sont;


1. concaves - plus mince au milieu
2. convexes - plus épaisse au milieu

ces configurations produisent des effets uniques
aux lentilles; **opposé des miroirs concaves et
convexes


- image plus petite


1. concaves - les rayons passent par une lentille concave
et vont partout
2. convexes - les rayons passent par une lentille convexe
et se rencontre à un point
image - plus grande