CH I Propagation de la lumière

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Vanden Abeele Physique 3°
CH I Propagation de la lumière
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Le poète nous induit en erreur quand il parle du regard qui se porte sur un objet.
Un objet est visible parce que la lumière qu’il émet pénètre dans notre œil. En absence de lumière,
un objet n’est pas visible. Il faut donc aussi que la lumière ait l’opportunité de pénétrer dans l’œil.
Pour « voir » un objet, il faut donc réunir 3 conditions :
- un source de lumière
- un récepteur de cette lumière
- un milieu séparant la source et le récepteur qui se laisse traverser par la lumière.
Cette sensation lumineuse présente des aspects divers : les objets apparaissent plus ou moins lumineux, leurs couleurs
sont diverses et leurs contours plus ou moins nets. Ceci est dû aux nombreuses propriétés de la lumière.
L'optique est la branche de la physique qui étudie les phénomènes lumineux.
I. Les sources de lumière
Les deux sortes de corps lumineux
La nuit ou dans une pièce totalement fermée, nous n'apercevons rien de ce qui nous entoure; nous
sommes dans l'obscurité : il y a absence de lumière.
En allumant une lampe à incandescence, nous voyons aussitôt cette lampe, mais aussi les objets qui
l'entourent; la lampe et ces objets sont devenus lumineux et nos yeux en reçoivent de la lumière.
Tout corps qui émet de la lumière est une source lumineuse.
Il existe deux types de sources :
1. LES SOURCES PRIMAIRES = les objets lumineux par eux-mêmes, qui produisent effectivement
la lumière
Matières incandescentes :
Une coulée de lave ou de métal en fusion
Le filament d’une ampoule électrique
La flamme d’une allumette
Les étoiles, dont le soleil.
Corps phosphorescents :
Les cadrans de certaines montres
Certains instruments du tableau de bord des voitures
Divers organismes vivants : les vers luisants, noctiluques (animalcules marins pouvant
provoquer la phosphorescence de la mer lors des nuits chaudes)
Décharges électriques dans les gaz
Les étincelles électriques
Les éclairs d’orage
Les enseignes au néon
Fluorescence : les tubes fluorescents
Vocabulaire :
Incandescence :
Phosphorescence :
Fluorescence :
Luminescence :
INTRODUCTION

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Séquence 2 : Optique / chapitre 1 : Propagation de la lumière.
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2. LES SOURCES SECONDAIRES =les objets éclairés qui renvoient une partie de la lumière qu'ils
reçoivent d'une autre source.
La Lune et les planètes qui renvoient la lumière)
Les catadioptres (ex : le triangle de danger des voitures)
Les lignes blanches qui balisent nos routes
Dimensions des sources lumineuses
Sources ponctuelles :
Celles-ci nous apparaissent suffisamment petites pour que leurs dimensions puissent être
négligées par rapport aux distances considérées ; elles peuvent donc être assimilées à des
points lumineux.
Sources étendues :
Celles-ci ont des dimensions non négligeables par rapport aux dimensions envisagées, elles
peuvent être considérées comme un ensemble de sources ponctuelles.
II. Les récepteurs de lumière
On appelle récepteur de lumière un corps sensible à la lumière.
Les principaux récepteurs sont l’œil, les cellules photoélectriques, photovoltaïques.
Voir document : « C’est pas sorcier : l’œil »
III. Objets ou milieux transparents, translucides ou opaque ?
 Certains corps se laissent traverser par la lumière, et on peut distinguer nettement les
objets à travers eux :
on les appelle des corps transparents.
 Certains corps se laissent traverser par la lumière, mais on ne peut pas distinguer
nettement les objets à travers eux :
on les appelle des corps translucides.
 Certains corps ne se laissent pas traverser par la lumière :
on les appelle des corps opaques.
Remarque :
Ces qualificatifs ont une valeur relative ; il faut considérer la nature de la substance,
l’épaisseur et la couleur de la lumière utilisée.
ex : l’eau , les chemises plastiques, qui deviennent translucides et mêmes opaques si
l’épaisseur augmente.
Cas particulier :
Le vide est un milieu transparent. C’est ainsi que la lumière solaire peut nous atteindre
bien qu’elle traverse certaines régions de l’espace pratiquement vides de matière.

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IV. Comment la lumière se propage-t-elle ?
Propagation rectiligne de la lumière :
Si on allume une lampe de poche dans un local obscur, le chemin suivi
par la lumière peut être rendu visible si elle rencontre sur son chemin
de petits obstacles (fines poussières).
Les physiciens admettent que
la lumière provenant d’un
point lumineux se propage suivant des lignes droites
issues de ce point.
Une telle droite est appelée rayon lumineux.
Ces rayons lumineux n’existent pas réellement, c’est un moyen de
représentation commode.
Remarque : le sens de propagation de la lumière.
La lumière émise par la source se propage à partir de cette source pour atteindre les divers récepteurs
de lumière ; ce sens de propagation est indiqué par une flèche sur la droite représentant le rayon.
Faisceaux lumineux :
Un ensemble de rayons lumineux s’appelle un faisceau lumineux.
Types de faisceaux :
faisceau de rayons divergents
faisceau de rayons convergents
faisceau de rayons parallèles
Vitesse de propagation de la lumière :
Dans l’air et dans le vide, la vitesse de propagation de la lumière est voisine de
300 000
s
km
. Ainsi, la lumière du soleil met environ 8 min et 20 s pour nous parvenir.
( dTerre- Soleil=150 000 000 km). Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière
pendant un an. Voir Texte 1

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Applications :
1. Les visées :
2. La chambre noire :
Une boite percée à l’avant d’une petite ouverture et fermée à l’arrière par du papier
translucide.
Observation :
Si un objet lumineux est placé devant la boite, l’observateur placé derrière voit sur le papier translucide une
image
 renversée,
 géométriquement semblable à l’objet.

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V. Ombre et pénombre
Ombre : zone non éclairée
Pénombre : zone partiellement éclairée
Source ponctuelle
Source étendue
Place sur chaque dessin
1. l’ombre propre : zone non éclairée sur l’objet
2. l’ombre portée : zone non éclairée sur un écran ou autre corps
3. le cône d’ombre : partie de l’espace non éclairée entre l’ombre propre et l’ombre
portée.
Applications :
1. LES ECLIPSES :
a. Eclipse solaire
Conditions pour avoir une éclipse solaire.
Une éclipse solaire a lieu quand les rayons solaires ne peuvent pas atteindre la terre parce
que la lune s’interpose entre le soleil et la terre
b. Eclipse lunaire
Représente la position des planètes et astres dans le cas de l’éclipse lunaire
Conditions pour avoir une éclipse lunaire :
Une éclipse lunaire a lieu quand les rayons solaires ne peuvent pas atteindre la lune parce
que la terre s’interpose entre le soleil et la lune