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sur la BD !
Lumière
Livret pédagogique pour l’enseignant
Sommaire
p. 2 : Introduction
p. 3 : Diffusion
p. 5 : Propagation rectiligne / Ombre portée
p. 7 : Eclipse
p. 9 : Transparence / Absorption
p. 11 : Réfl exion
p. 13 : Réfraction
p. 15 : Instruments
À partir
du CE1
16 pages d’informations et d’activités à réaliser en classe !
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Ce livret est destiné aux enseignants qui souhaitent proposer,
à leur classe, des activités scientifi ques sur les thèmes retenus
dans le cadre du projet « Lumière sur la BD ».
L’objectif est de permettre la mise en œuvre d’une démarche d’investigation.
Pour chaque thème, l’enseignant trouvera :
❚ une référence aux vignettes sélectionnées et décrites
dans le livret d’exploitation des vignettes,
❚ une information scientifi que déclinée en deux niveaux
de connaissances,
❚ une proposition d’expérience simple à mettre en œuvre avec
une classe qui comporte à chaque fois : la description de l’expérience,
la liste du matériel, une aide pour la mise en œuvre du protocole
expérimental, une proposition de question initiale a n d’amorcer l’investigation,
des indications par rapport aux observations possibles et en n une proposition
de formulation des connaissances pour les élèves.
sur la BD !
Lumière
Introduction
Diffusion
Propagation rectiligne / Ombre portée
Eclipse
Transparence / Absorption
Réfl exion
Réfraction
Instruments
Pratique !
Repérez-vous plus facilement
grâce au code couleur
des rubriques!
photo page 1 : ©sergejf
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Lumière sur la BD

Diffusion
1) Information scientifi que
Il a fait un temps superbe, le ciel est bien dégagé et le Soleil vient de se coucher, quelle
chance, je vais pouvoir observer les milliers d’étoiles qui tapissent le ciel d’été. J’attends qu’il
fasse nuit et je sors regarder le ciel… Hélas, je ne vois que quelques étoiles, à peine brillantes,
sur un ciel pas du tout noir, mais gris sale d’un horizon à l’autre. J’avais oublié que je suis en
ville, une grande ville, qui pollue son atmosphère d’innombrables particules et qui, en plus,
éclaire ses rues d’une lumière intense. Résultat, cette lumière part vers le ciel, rencontre ces
particules qui la di usent dans toutes les directions et le ciel devient trop lumineux pour que
les étoiles soient visibles. Hormis Sirius, Arcturus, Jupiter et la Polaire, ce n’est que grisaille…
Qui donc prétend que la nuit, le ciel est noir?
Lorsqu’un rayon lumineux traverse un milieu «matériel», comme l’air atmosphérique ou
un liquide, ou lorsqu’il arrive sur un objet solide, sa lumière est partiellement renvoyée dans
toutes les directions par les atomes, les particules en suspension ou les aspérités du milieu
matériel. C’est le cas de l’atmosphère qui «di use» la lumière solaire dans toutes les directions,
donnant ainsi sa couleur bleue au ciel pur et la coloration multiple des nuages. C’est aussi
le cas d’un mur qui, éclairé par le soleil, renvoie sélectivement une couleur particulière (les
briques sont rouge). C’est cette di usion de la lumière qui nous permet de «voir» le monde
qui nous entoure, d’autant mieux que la source lumineuse qui l’éclaire est plus intense et
composée d’un grand nombre de couleurs. C’est aussi cette di usion de la lumière par la
brume qui nous permet de voir le faisceau de lumière qu’émet un phare marin, que nous
voyons balayer l’espace au-dessus de la mer.
ATTENTION : cette di usion n’existe QUE s’il y a de la matière di usante devant la source
lumineuse. Y en a-t-il sur la lune ?
Diffusion
La relation entre la lumière qui atteint un objet et celle que cet objet diffuse
dépend énormément de la nature physique et chimique du diffuseur : la
couleur bleue du ciel sans nuage, formé essentiellement de molécules
d’oxygène et d’azote, est un phénomène physique complexe qui porte
le nom de «diffusion Rayleigh» qui fait que les courtes longueurs d’onde
(violet et bleu) sont diffusées 16 fois plus que les grandes longueurs d’onde
(rouge). On explique ainsi la couleur bleue du ciel diurne et la couleur
rouge du soleil couchant dont la lumière «horizontale» qui nous parvient
a traversé une grande couche d’atmosphère et a donc perdu par diffusion
Rayleigh toute sa composante bleue.
Pour aller plus loin
Vignettes : D3, D4, D3*
sur la BD !
Lumière
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Lumière sur la BD

Diffusion
2) Proposition d’expérience simple
à mettre en œuvre avec une classe
2-a DESCRIPTION DE L’EXPÉRIENCE :
Il s’agira de réaliser une expérience qui à l’aide de feuille de di érentes couleurs et d’une source
lumineuse, permettra de découvrir le phénomène de di usion de la lumière.
2-b MATÉRIEL :
• une torche
• une feuille de papier (type Canson par exemple) noire
• une feuille de papier (type Canson par exemple) blanche
• un objet ou une lettre ou un mot écrit sur ¼ d’une feuille de papier pliée en 2
(mot ou lettre sur le côté extérieur)
• La partie inférieure d’une boîte à chaussures dont on aura enlevé un des petits côtés.
2-c AIDE À LA MISE EN ŒUVRE DE L’EXPÉRIENCE :
1. Retourner la boîte à chaussures au-dessus de l’objet ou du 1/4 de feuille avec la lettre ou le
mot plutôt vers le fond, en prenant soin d’orienter la lettre ou le mot vers le côté de la boîte que
vous avez enlevé. Attention ! Les élèves ne doivent pas connaître le mot ou la lettre.
2. Placer la feuille noire à environ 20 cm devant le côté ouvert de la boîte.
3. Faire l’obscurité maximale dans la salle.
4. Prendre la torche et se placer derrière la boite de manière à éclairer directement la feuille
noire. (On éclaire donc la face de la feuille qui est orientée vers la boîte)
5. Demander aux élèves d’observer l’objet ou le papier sous la boîte, sans déplacer celle-ci.
Diffusion
2-e OBSERVATION(S) :
Lorsqu’elle est éclairée, la feuille noire ne di use pas la lumière. Par contre la feuille blanche
di use toute la lumière qu’elle reçoit et peut donc à son tour éclairer le bout de papier placé
sous la boîte.
Que va-t-il se passer
si l’on remplace la feuille noire
par la feuille blanche ?
sur la BD !
Lumière
2-d QUESTION
2-f CONNAISSANCE(S) DE BASE POUR LES ÉLÈVES :
Lorsqu’un rayon lumineux traverse un milieu «matériel», comme l’air atmosphérique ou un
liquide, ou lorsqu’il arrive sur un objet solide, sa lumière est partiellement renvoyée dans
toutes les directions par les particules microscopiques en suspension ou les aspérités du
milieu matériel. On dit qu’il y a di usion de la lumière.
C’est la di usion de la lumière qui nous permet de «voir» le monde qui nous entoure, d’autant mieux
que la source lumineuse qui l’éclaire est plus intense et composée d’un grand nombre de couleurs.
Un objet noir ne di use pas la lumière.
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Lumière sur la BD

Diffusion
1) Information scientifi que
J’avance seul d’un pas tranquille sur une route bien ensoleillée, et j’ai le soleil droit
devant moi. Mais suis-je vraiment seul ? Chaque fois que je me retourne, je vois que je suis
suivi de près par une bestiole noire qui se traîne sur le sol, s’agite quand je bouge et reste
immobile quand je le suis. Mais c’est moi qui suis bête : cette bestiole, c’est MON OMBRE
portée par le sol et si le soleil se cache, elle en fait autant.
Propagation rectiligne
/ Ombre portée
Le Soleil est une source lumineuse étendue (l’angle sous lequel on voit
le Soleil est d’environ un demi-degré) et par conséquent la limite entre
l’ombre et la lumière totale n’est pas ponctuelle mais s’étale sur une cer-
taine largeur. Cette zone qui sépare l’ombre totale de l’éclairement total
s’appelle la «pénombre». Elle est d’autant plus apparente que l’objet qui
génère une ombre est fi n : l’ombre d’une allumette n’est perceptible que de
très près, et l’ombre de notre corps sur le sol est bordée d’une étroite zone
intermédiaire.
Pour aller plus loin
Vignettes : O1, O3, O1*
Le soleil n’est pas trop haut sur l’horizon et je me place
le dos au soleil. Je constate que toute la partie avant de
mon corps n’est pas éclairée par le soleil : elle est «dans
l’ombre». J’observe sur le sol devant moi une zone non
éclairée par le soleil : c’est «l’ombre portée de mon corps
sur le sol «. Si je déplace ma main, je constate que, suivant
sa position, elle est soit éclairée par le soleil, soit dans
l’ombre de mon corps. L’espace compris entre mon
corps et son ombre portée sur le sol est un espace sans
soleil, il constitue le «cône d’ombre» de mon corps.
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Lumière
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Lumière sur la BD