- enseignement Catholique

PHY FT4 160811
AUTEURS : Laurent Delacre et Philippe Godts
Fiche technique
Expérimenter en classe avec Photonics Explorer
Description générale
La boîte Photonics Explorer comprend du matériel, ainsi que les documents nécessaires à la
réalisation d’expériences d’optique avec les élèves. Le matériel est présent en plusieurs exemplaires
afin de permettre aux élèves d’expérimenter la même chose (par groupes de 2-3 élèves) tous en
même temps.
Au niveau du matériel, la boîte comprend :
- 10 miroirs
- 10 modules LED avec LED rouge, verte et bleue
- 10 ensembles de lentilles, comprenant chacun 3
lentilles (deux biconvexes de distances focales
différentes et une biconcave)
- 20 filtres polarisants
- 5 mètres de fibre optique
- 10 lasers inoffensifs pour les yeux
- 10 réseaux de diffraction
- 10 diapositives comprenant chacune de quoi réaliser la diffraction de la lumière avec 2 fentes
ou avec une seule fente
Au niveau des documents, la boîte comprend également (sur un CD-ROM) 8 modules, dont les 4
premiers correspondent à la matière du 2e degré et les 4 derniers, à la matière du 3e degré. Chaque
module comprend des notes théoriques à destination de l’élève, des feuilles à compléter lors des
expériences et un document détaillé pour le professeur comprenant les activités à mener, et même le
timing des cours et les éventuels devoirs à demander aux élèves au cours du module ! La pédagogie
proposée est résolument socioconstructiviste, car elle fait émerger les préconceptions des élèves
qu’ils sont invités à confronter aux idées des autres et à remettre en question lors des expériences.
Module
Nbre de
périodes
Descriptif
Destination
HPT
SCB
SCG
OBG
1.
Signaux
lumineux
2
Les élèves sont amenés à découvrir les propriétés de la
lumière (la lumière se déplace très rapidement, elle est
colorée et peut se réfléchir sur des miroirs). Pour ce faire,
ils doivent imaginer, par petits groupes, un moyen de
communication rapide et silencieux entre des petits
villages (sans électricité). A la fin du module, ils sont
amenés à découvrir le fonctionnement de la transmission
d’informations avec une fibre optique.
UAA 2
UAA 4
UAA 4
Tech.
sc. D2
Sc.
appl.
D2

PHY FT4 160811
Module
Nbre de
périodes
Descriptif
Destination
HPT
SCB
SCG
OBG
2.
Couleurs
4
Les élèves sont amenés à découvrir la décomposition de
la lumière blanche, l’addition et la soustraction des
couleurs (à l’aide d’un CD pour décomposer la lumière
blanche et de filtres de couleurs). Avec une loupe, ils sont
ensuite amenés à comprendre comment on imprime des
documents en couleurs (à partir de cyan, de magenta et
de jaune). Pour finir, le module à LED leur permet de
comprendre comment on reconstitue toutes les couleurs
sur un écran d’ordinateur (à partir du rouge, du vert et du
bleu).
UAA 2
UAA 4
UAA 4
Tech.
sc. D2
Sc.
appl.
D2
3.
Lentilles et
télescopes
1
Les élèves sont amenés à observer l’image
(réelle/virtuelle) d’un objet à travers différentes lentilles.
Ensuite, ils utilisent le même matériel pour modéliser une
lunette astronomique.
UAA 7
UAA 4
UAA 4
Sc.
appl.
D2
4.
Œil et
vision
1
Les élèves sont amenés à comparer les différentes
parties d’un appareil photo à celles de l’œil humain. Ils
utilisent également deux lentilles pour étudier le
mécanisme de mise au point de l’œil. Les cas de myopie,
d’hypermétropie et d’astigmatie sont abordés.
UAA 7
UAA 4
UAA 4
Sc.
appl.
D2
5.
Polarisa-
tion
1
Les élèves sont amenés à comprendre le concept de
polarisation de la lumière. Ils utilisent ensuite des filtres
polarisants et apprennent à modifier la polarisation de la
lumière, à construire un polarimètre. Pour finir, ils
étudient une application de la polarisation : les écrans
LCD.
UAA 17
UAA 7
Sc.
appl.
D3
6.
Produire
de la
lumière
2 ½
Les élèves sont amenés à comparer différentes sources
lumineuses (LED, tubes fluorescents, …), puis à étudier
l’efficacité d’un éclairage, puis l’incandescence, le
rayonnement du corps noir et enfin le concept de photon.
UAA 4
UAA 4
UAA 8
Sc.
appl.
D3
7.
Diffraction
et interfé-
rence
3 ½
Les élèves sont amenés à :
 déterminer la longueur d’onde d’une lumière laser,
en reproduisant l’expérience des fentes de Young
(diffraction puis interférence entre la lumière qui
provient de deux fentes étroites) ;
 comparer la diffraction par une fente simple et par
une barre. Les élèves mesurent ensuite l’épaisseur
d’un cheveu en se basant sur le modèle de
diffraction ;
 comprendre pourquoi nous voyons les couleurs de
l’arc-en-ciel en observant la lumière du soleil
réfléchie sur un CD-ROM, puis construire un
spectromètre, et l’utiliser afin d’analyser le spectre
d’une ampoule fluorescente.
UAA 17
UAA 7
Sc.
appl.
D3
8.
Le métier
de scienti-
fique
A travers deux vidéos et de petites activités, les élèves se
mettent dans la peau d’un chercheur, et découvrent le
métier de scientifique/chercheur.
En préparation aux choix
d’orientation (en fin de degré)
Pour plus d’informations, voir le site du concepteur de la boîte : http://www.eyest.eu/STEM-
Programs/Photonics-Explorer