Concept : Propagation rectiligne de la lumière.

Les conceptions apparaissent lorsqu’on "oublie" d’utiliser un raisonnement scientifique pour résoudre
une situation.
Il faut pour cela connaître et maîtriser les concepts et raisonnements scientifiques et s’obliger à les utiliser
en toute situation.
Conceptions Optique:
Associer l’ombre à l’objet
La forme de l’ombre doit conserver la forme de l’objet initial : l’ombre est une image "en négatif" de
l’objet. La fore et les proportions sont conservées
Concept : Propagation rectiligne de la lumière.
L’ombre correspond à une absence de lumière : les rayons sont absorbés ou réfléchis par l’objet et
n’arrivent pas "à destination".

Mécanismes de vision d’un objet
.
Situation-problème possible : comment faire pour ne pas voir l’objet ?
Objectifs-obstacle : propagation rectiligne ; diffusion
Le raisonnement scientifique :
 La propagation rectiligne de la lumière
 La diffusion par les objets
 Le rôle "récepteur" de l’œil (système optique)
Raisonnement spontané :
 l’œil est actif et donc quelque chose (rayon ?) part de l’œil (antiquité grecque)
 L’espace est baigné de lumière. Quand un objet est dans ce bain, le peut le voir (actif ?)

La lumière
On dispose une ampoule alimentée par une pile dans une boîte aux parois intérieures noires.
Cette boîte est percée d’un trou pour permettre l’observation. Que voit-on si l’on place l’œil en
T1 ? En T2 ? En T3 ?
Réponse
Réponses données par les professeurs

Matérialisation de la lumière
Question : Proposez une expérience mettant en évidence la propagation rectiligne de la lumière.
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Le raisonnement scientifique : on voit les objets (particules) situées sur le trajet de la lumière
 Le faisceau Laser éclaire les particules en suspension
 Ces particules diffusent la lumière. Une partie atteint l’œil
Raisonnement spontané :
 Matérialisation de la lumière : on peut donc la voir de côté
Vie courante : Concerts, éclairage par temps de brouillard
Conception liée à l’apprentissage : « rayon » laser. Le rayon induit la matérialité (rayon de bicyclette)
Conceptions liées à la vie courante :
 La perception immédiate des phénomènes lumineux ne donne accès immédiatement à aucune des
caractéristiques physiques essentielles du modèle (propagation, nature ondulatoire ou
corpusculaire…)
 L’observation des phénomènes dans les milieux communs (air, eau) introduit des phénomènes
parasites qu’il n’est pas simple d’interpréter (la diffusion par l’atmosphère)
 L’œil de l’observateur est souvent nécessaire à l’interprétation scientifique des phénomènes, alors
que son intervention est inconsciente en général (accommodation, confusion objet image)
 Le langage porte trace de conceptions préscientifiques des phénomènes lumineux (ses yeux brillent,
les yeux voient et sont donc actifs, la lumière emplit la pièce)
Le raisonnement scientifique :
 La propagation rectiligne de la lumière
 Le rôle "récepteur" de l’œil (système optique)
Raisonnement spontané :
 L’espace est baigné de lumière
 Matérialisation de la lumière: la lumière est assimilée à un fluide qui baigne la boîte et que l’on
peut voir sortir

L’IMAGE
On construit un dispositif optique constitué d’un objet lumineux AB, d’une lentille L. L’image est projetée sur un
écran E.
1) Où placer l’écran pour y projeter une image ? Faire une construction géométrique.
2) Qu’observe-t-on si l’on retire la lentille ?
3) Qu’observe-t-on si l’on place un cache sur la partie centrale de la lentille ?
4) Peut-on voir l’image en l’absence d’écran ? Si oui, où doit-on placer l’œil ? Peut-on voir une image virtuelle ?
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Réponse question 1
Réponse question 2