Feuille d`activité n°3 : Lumières colorées

Feuille d’activité n°5 : Apparences de la perception visuelle
Le cerveau joue un rôle dans l’interprétation de l’information reçue. Il est soumis à des illusions géométriques ou liées
au temps.
I. Illusions géométriques.
On étudie les illusions géométriques liées à propagation de la lumière à travers un dioptre.
1. Qu’est-ce qu’un dioptre ?
Un dioptre est la surface séparatrice entre deux milieux transparents différents
2. Expérience de réflexion de la lumière par un miroir.
- Observer un objet à l’aide d’un miroir plan comme indiqué sur la figure ci-dessous.
- D’où semble provenir l’image de l’objet ?
L’image de l’objet semble provenir de derrière le miroir.
- En déduire une construction géométrique de la propagation de la lumière de l’objet
jusqu’à l’œil. Réaliser cette construction sur le schéma.
- Quelles sont les caractéristiques de l’image donnée par le miroir plan ?
L’image donnée par le miroir a la même taille que l’objet mais elle est inversée de
gauche à droite.
- Pour le cerveau la lumière semble provenir de l’image de l’objet et non de l’objet lui-
même.

3. Expériences de réfraction de la lumière lors du passage de la lumière à travers un dioptre.
3.1. Expérience n°1 : observation d’une tige dans l’eau.
- Tremper une tige en verre dans un bécher contenant de l’eau.
- Observer de manière rasante, la tige de verre comme indiqué sur le schéma ci-dessous :
- La tige semble-t-elle être droite ou « cassée » ? La tige semble cassée
- Compléter le schéma ci-dessus en dessinant la suite de la tige en verre dans l’eau.
- Pour le cerveau, la lumière semble provenir de l’image de l’objet et non de l’objet lui-
même.
3.2. Expérience n° 2 : Déviation d’un faisceau de lumière monochromatique (laser) par un dioptre.
- L’expérience suivante consiste à faire passer un faisceau lumineux d’un milieu d’indice
de réfraction n1 à un milieu d’indice de réfraction n2 . n2 étant plus petit que n1
- Compléter le tableau suivant :
Angle d’incidence °
0
20
30
40
Angle de réfraction °
0
31
49
75
- Conclusion : lorsqu’un rayon lumineux passe d’un milieu d’indice de réfraction élevé à un milieu d’indice plus petit
(exemple passage verre-air ou eau-air), le rayon réfracté s’éloigne alors de la normale.

- A partir d’un certain angle (appelé angle limite), on observe plus de faisceau émergent du disque.
Quel est la valeur de cet angle dans le cas de notre expérience ?
limite = 42°
Où se propage alors le faisceau ?
Il est réfléchi dans le plexiglas
Ce phénomène est appelé phénomène de réflexion totale
II. Illusions liées au temps (liées aux caractéristiques de la rétine).
1. La persistance rétinienne.
1.1. Définition :
les cellules de la rétine gardent en mémoire une image pendant environ un dixième de seconde
après sont apparition. La persistance rétinienne est donc une particularité du
fonctionnement de l'œil qui nous donne l'illusion du mouvement lorsque l'on regarde une
succession d’images de fréquence inférieure à 1 image / 0,1 s.
1.2. Expérience de persistance rétinienne.
Consulter le site http://lemigo.free.fr/negatifs/
Effectuer quelques tests de persistance rétinienne.
Expliquer en quelques mots, le principe d’une projection cinématographique.
Le film est une successions d’images défilant à 24 images / seconde. L’œil ne peut pas percevoir
chaque image, mais uniquement le mouvement. La persistance rétinienne est d’environ 0,1 s, l’œil
ne peut discerner une succession d’images de plus 10 images /seconde.
2. La stroboscopie.
Un stroboscope est une source de lumière intermittente. Par un dispositif mécanique ou électronique, on produit une
alternance de flashs lumineux et de phases obscures.
1. Effet de l'éclairage d'un stroboscope sur un disque tournant sur lequel on a dessiné un trait.
1.1. On fait tourner le disque à l' aide d’un petit moteur.
Le mouvement apparent du disque dépend t-il de la vitesse de rotation du disque ?
Oui, on observe un mouvement ralenti dans un sens ou dans l’autre de rotation,
ou encore une immobilité apparent.
1.2. Exemples d'observations obtenues pour différentes vitesses de rotation du disque.
- si le nombre d’éclairs par seconde est égal au nombre de tours par seconde : un trait apparemment immobile
- si le nombre d’éclairs par seconde est deux fois plus élevé que le nombre de tours par seconde :
deux traits apparemment immobiles.
- si le nombre d’éclairs par seconde est deux fois plus faible que le nombre de tours par seconde :
un trait apparemment immobile.