CH07 Comment peut on voir un objet

CH 07
I-
COMMENT PEUT ON VOIR UN OBJET ?
KARL LAGERFELD ET LE GILET JAUNE (D.I.)
Depuis le 1er octobre 2008, il est obligatoire d'avoir un triangle et un gilet jaune dans son
véhicule. Pourquoi ? Prouver à l'aide d'une expérience l'intérêt de ces équipements.
Matériel : 1 lampe de poche, une boite en carton peinte en noir à l’intérieur, 2 fluos (jaune et
rouge/orange), un petit écran noir, un petit écran bleu, un petit écran blanc (par binôme)
Réponse : les élèves doivent constater que le triangle et le gilet jaune ne sont pas visibles s'ils
ne sont pas éclairés. En échange, si ils sont éclairés, ils renvoient très bien la lumière (ce qui
n'est pas le cas du costume noire de Karl Lagerfeld). On donc mis en évidence 2 sources de
lumière différentes et les conditions pour qu'un objet soit vu.
II- DIFFÉRENTES SOURCES DE LUMIÈRE
Classer en 2 parties différentes les sources de lumière suivantes : le Soleil,
lampe, phares de voiture, la Lune, Gilet jaune, miroir, feu, LASER, vers luisants,
écran de cinéma, DEL, un triangle de pré-signalisation, votre professeur, ….
21- Les sources primaires
211- Définition
Une source primaire produit sa propre lumière
212- Comment produire de la lumière ?
La production de la lumière est provoquée par différents phénomènes :
électriques : lampes, tubes fluorescents, laser
réaction chimique : combustion (feu), lucioles (ou ver luisant),
poisson des grands fonds
nucléaire : Etoiles (ex : le Soleil)
22- Les sources secondaires
221-Définition
Une source secondaire ne produit pas sa propre lumière
Une source secondaire renvoie la lumière : on dit qu’elle diffuse une partie
de la lumière qu’elle reçoit. La partie de la lumière qu’elle ne diffuse pas est
absorbée
Un objet noir n’est pas une source secondaire car il absorbe toute la
lumière qu’il reçoit. ex : objets noirs, trous noirs.
222-De nombreuses sources secondaires de lumière
Toutes les planètes et satellites (Vénus ou « étoile du berger », la Lune,…)
ainsi que la plupart des objets qui nous entourent (arbres, livres, ciel, nuages,
écran de cinéma …)
Différence entre planètes et étoiles
III- LES CONDITIONS DE VISIBILITE D’UN OBJET
31- Étude du rôle de l'œil au cours de l'histoire
311- Étude documentaire : Al Hassan Ibn Al Haytham
Lire le texte ci-dessous ainsi que le document sur l'histoire des sciences p
135 du livre, puis réponds aux questions :
Document : évolution de la représentation de la vision
Chez les grecs, la vision était conçue comme le résultat d’une action de l’œil sur les objets
(la théorie de l’émission considère que la vision est liée à une émission « de quelque chose »
depuis l’œil vers l’objet). Cette idée du fonctionnement de l’œil fut partagée par la plupart des
savants de l’Antiquité depuis Pythagore (580-504 avant notre ère) jusqu’à Ptolémée (90-168). Seul
Démocrite (né en 460 avant notre ère) considérait que les images étaient formées par des
corpuscules matériels émis par l’objet. Cette conception, plus proche de la notre, fut réduite à néant
par Galien (131-201) qui considérait que la pupille est beaucoup trop étroite pour que puisse y
passer l’image d’une montagne.
Al Hassan Ibn al-Haytharn, dit Alhazen, physicien arabe qui vécut
à Alexandrie, en Egypte, présenta dans son livre Kittab al manadir
(Le livre de l’optique) des résultats qui allèrent à l’encontre des
théories de l’époque fondées sur les traductions des savants grecs.
Il exposa à la fois une théorie de la lumière et une théorie de la
vision.
Il affirma que la lumière est une chose émise par les sources
lumineuses, qu’elle se propage à partir de points dans toutes les
directions et qu’elle voyage en ligne droite de l’objet vers l’œil
Alhazen
(théorie de l’intromission) et non le contraire. Il écrivait ainsi :
(Bassora 965 – Le Caire 1039)
« Une trop forte lumière blesse les yeux. La vision ne provient
donc pas de l’émission de l’œil vers l’objet, mais de l’inverse ».
Il affirma d’autre part que, lorsque la lumière frappe un objet, celui-ci devient une source
accidentelle qui renvoie plus faiblement la lumière de la source primaire.
Il étudia avec précision l’anatomie de l’œil et expliqua que la vision est due à l’interaction
de la lumière sur l’œil.
Ces idées admises aujourd’hui seront pourtant refusées pendant plusieurs siècles. Il faudra
attendre le XVIIè siècle pour que Kepler puis Descartes confirment cette théorie.
12345-
678-
Quelle est l'origine du nom Alhazen ?
Quel est le principal ouvrage écrit par Alhazen ? De quel sujet parle-t-il ?
Comment les savants grecs expliquaient-ils majoritairement le phénomène de la
vision ? Quel nom donne-t-on à cette théorie ?
Quelle fut la théorie de Démocrite ? Pourquoi a-t-elle été rejetée ?
Alhazen est il d'accord avec cette théorie ? Quel argument met il en avant ?
Quel phénomène est évoqué dans le document 3 du livre et qu'Alhazen
nomme « source accidentelle »?
Pourquoi l'œil n'est pas systématiquement "ébloui" ?
Compléter la figure ci-dessous en indiquant, pour chaque schéma, le nom de la
théorie qu’il illustre.
théorie de l’ ……………………..
théorie de l’ ……………………..
Réponses
1Alhazen est la version latinisée de son prénom Al Hassan
2Son œuvre principale est Thesaurus Alhazani Opticae : elle est consacrée
notamment à la première explication correcte de la vision
3Chez les grecs, la vision était conçue comme le résultat d’une action de l’œil sur
les objets (la théorie de l’émission considère qu'un "fluide" sortait de l'œil pour
se diriger vers l'objet observé.
4Démocrite considérait que les images étaient formées par des corpuscules
matériels émis par l’objet. Cette conception fut réduite à néant par Galien (131201) qui considérait que la pupille est beaucoup trop étroite pour que puisse y
passer l’image d’une montagne.
567-
Alhazen n'est pas d'accord avec cette théorie. Son argument est le suivant :
un œil qui reçoit une vive lumière est ébloui et cela engendre une douleur,
cela prouve donc pour Alhazen que cette lumière stimule l'œil en y entrant
Le phénomène évoqué est la notion de source secondaire de lumière
Car la pupille de l'œil (dont l'ouverture peut varier) permet de réguler la
quantité de lumière qui entre dans l’œil.
8-
théorie de l’ ……………………..
intromission
émission
théorie de l’ ……………………..
312-Conclusion
D’après l’étude documentaire, en déduire le rôle de l’œil dans la vision d'un
objet.
On en déduit que pour voir un objet, l’œil doit recevoir de la lumière
provenant de cet objet. Donc la bonne théorie pour la vision est celle de
l'intromission
Balle
A
Lampe
Œil
32- Dans quel type de milieu la lumière peut elle se propager ?
(Polycopié)
321- Expérience
Matériel : 1 balle, 1 lampe de poche, 1 objet en carton, 1 objet en verre ou
en plexiglas et une boite en carton peinte en noir à l’intérieur (par binôme)
On dispose les objets de la manière suivante puis on se place dans le noir
total. On éclaire avec la lampe la balle A.
Balle
A
Lampe
Obstacle
Œil
322- Expérience
Nature de l'obstacle
Voit on la balle A ?
Plaque de verre
Oui
Carton épais
Non
Plaque de bois
Non
Plaque de plastique (PET,
Plexiglas)
Oui
Plaque de métal
Non
Pourquoi ne voit on parfois plus l'objet A ?
On ne voit plus l’objet A car l'obstacle arrête la lumière : la lumière
n’arrive plus jusqu’à l’œil.
323- Conclusion
Certains milieux (verre, plexiglas, air, …) laissent passer la lumière : ce
sont des milieux transparents
En échange d’autres milieux ne laissent pas passer la lumière (carton,
bois, plastique, métal, …) : ce sont des milieux opaques
IV- PEUT ON ÉCLAIRER UN OBJET PAR DIFFUSION ?
Matériel : une lampe de poche, une voiture miniature, des écrans vert, jaune,
bleu , blanc et noir (par groupe)
41- Un pneu crevé en pleine nuit au Burkina Faso (D.I.)
En pleine nuit, vous êtes en voiture sur une piste au Burkina Faso. Soudain,
Youssouf, votre chauffeur s'arrête et constate que le pneu arrière gauche est crevé
: il faut donc changer ce pneu. Malheureusement, il n'y a pas d'éclairage extérieur.
De plus, il n'y a pas de lampe de poche dans la voiture et vos portables sont
déchargés.
Comment allez vous faire pour éclairer la roue qu'il faut changer ?
Youssouf a une idée : il vous demande d'aller chercher une valise qui est dans le
coffre. Dans cette valise vous trouvez notamment un boubou vert foncé, deux
grandes serviettes (une jaune et une bleue), un drap blanc et une couverture noire.
Quelle est donc l'idée qu'a eu Youssouf ?
Solution
On constate que l'on peut éclairer par diffusion la roue à l'aide des écrans blanc
et jaune. Cela ne fonctionne pas ou mal avec les écran vert foncé, bleu et noir
42- Conclusion
Un écran diffusant est une source secondaire de lumière que l'on peut utiliser
pour éclairer un objet.
Pour cela, il faut que l'écran soit de couleur claire, soit orienté vers cet objet
et bien qu'il soit éclairé
V-
EXERCICES
51- Delagrave 2006
Ex 3, 5 et 8 p 136-137
Ex 3 p 136
aLa lumière diffusée par Vénus provient du Soleil
bLe terme étoile n'est pas correct pour désigner Vénus car une étoile produit
sa propre lumière (source primaire) alors que Vénus renvoie la lumière du
Soleil (c'est une source secondaire de lumière)
Ex 5 p 136
aOn ne voit pas bien la figurine B car elle n'est pas éclairée directement par
la lampe mais elle reçoit une partie de la lumière diffusée par la figurine A
bOn ne voit pas la figurine A car l'écran empêche la lumière d'arriver
jusqu'à la figurine A
cOn voit mieux la figurine B, car l'écran blanc renvoie toute la lumière de la
lampe vers la figurine B
Ex 8 p 137
Voir la vidéo : http://www.youtube.com/watch?v=HYrKa4C9-kQ
aLes murs peints en blanc vont renvoyer toute la lumière qu'ils reçoivent,
donc les murs vont peu s'échauffer
bLes canalisations des panneaux solaires sont peintes en noir car un objet
noir absorbe toute la lumière qu'il reçoit et la transforme en chaleur.
52- Exercices divers
a- Emma regarde une fleur. Qu’est ce qui permet à Emma de voir la fleur ? Allan
affirme : « C’est la lumière partant des yeux d’Emma qui va sur la fleur ».
« C’est la lumière partant de la fleur et arrivant dans les yeux d’Emma »
conteste Arthur. Qui a raison ? Justifier.
Allan évoque la théorie de l'émission alors que Arthur évoque la théorie de
l'intromission. Or nous savons maintenant que la bonne théorie pour la vision
est celle de l'intromission, on en déduit que c'est Arthur qui a raison (pour être
vu, un objet doit envoyer de la lumière vers l’œil de l'observateur)
b- Ex 11 p 126 (Bordas 5ème)
1-
Un parapluie blanc sert à
diffuser la lumière de l'éclairage
pour obtenir une lumière diffuse
2a-
Le photographe ne pourra pas
voir son modèle dans l'appareil
photo que si la lumière issue de
son modèle entre dans l'appareil
photo.
2b-
c- Lumière : attention danger !!!!!
A l'aide des 3 documents ci-dessous et du document p 133 de votre livre, répondre aux
questions suivantes :
Humeur
vitrée
Description simplifiée de l’œil
Q1- Comment se nomme la partie de l’œil qui permet de réguler la quantité de lumière qui
entre dans l’œil ?
C’est la pupille qui limite la quantité de lumière entrant dans l’œil :
- dans l’obscurité, elle se dilate (elle s’ouvre en grand) pour laisser passer le plus
possible de lumière
- en plein soleil, elle se contracte : elle diminue de diamètre pour limiter la quantité de
lumière qui entre dans l’œil.
Q2- Quels milieux transparents de l’œil la lumière doit-elle traverser avant d’arriver sur la
rétine ?
La lumière traverse successivement la cornée, l’humeur aqueuse, le cristallin et
l’humeur vitrée avant d’atteindre la rétine.
Q3- Quels sont les rayonnements solaires nocifs pour l’œil ? Comment s’en protéger ?
Les rayons ultraviolets (UV) sont nocifs pour les yeux. Lors d’une forte exposition
(l’été à la plage ou l’hiver à la neige par exemple), il est indispensable de porter des
verres solaires d’excellente qualité qui empêcheront les UV nocifs d’entrer dans l’œil.
Q4- Dans le cas d’une cataracte, quel élément de l’œil devient opaque et empêche la lumière
de pénétrer correctement dans celui-ci ?
C’est le cristallin qui, en absorbant les UV, devient opaque.
Q5- Pourquoi est-il dangereux de regarder directement la lumière émise par une source
laser ?
Les lasers sont des sources qui émettent « un concentré de lumière » (parfois très
puissant) qui peut entraîner de graves brûlures aux yeux avec des lésions souvent
irréversibles.
53- Bordas (4ème) 1998
1,3 et 5 p 14
10 et 13 p15
54- Hachette (4ème) 1998
3,7 et 10 p 121
12 et 17 p122
LES INDISPENSABLES DU CHAPITRE 07
Je retiens
1Je connais par cœur les définitions des mots suivants : source primaire
de lumière et source secondaire de lumière.
2Je connais plusieurs exemples de sources primaires et secondaire de
lumière
3Je sais dans quel type de milieu la lumière se propage
4Je sais quelles sont les conditions pour qu'un œil puisse voir un objet.
5Je connais le principe de l'éclairage par diffusion
6Les schémas p 132 du livre
Je sais faire
1Schématiser le trajet de la lumière
2Distinguer une source primaire de lumière d'une source secondaire de
lumière
3Analyser les conditions de visibilité d'un objet