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LUMIERE : SOURCES, PROPAGATION RECTILIGNE DE LA
LUMIERE
La nature de la lumière :
Forme de rayonnement auquel notre œil est sensible. Formée d’ondes électromagnétiques. On
peut caractériser une radiation lumineuse par sa fréquence f exprimée en hertz ou par sa
longueur d’onde λ.
Les sources de lumière :
• Sources primaires : Produisent la lumière qu’elles émettent. Soleil, bougie, lampe…).
• Sources secondaires : Diffusent la lumière produite par une source primaire. La lumière
renvoyée peut ne pas avoir les mêmes caractéristiques de couleur que celle émise par la
source primaire. Les objets noirs diffusent moins bien la lumière que les objets blancs. Tous
les objets éclairés, Lune...
• Source ponctuelle : Source lumineuse ayant comme dimension un point. Étoiles.
• Source étendue : Source lumineuse possédant des dimensions plus grandes qu’un seul
point. Elle est donc constituée d’une multitude de sources ponctuelles. Lune, Soleil.
• Les détecteurs de lumières :
- L’œil humain (récit rayons lumineux qui traversent une succession de milieux
transparents et viennent impressionner la rétine. Cellules de la rétine
transmettent au cerveau un influx nerveux).
- Détecteurs photochimiques qui réagissent sous l’action de la lumi«re (sels
d’argent des pellicules photographiques noircissent sous l’effet de la lumière)
- Détecteurs photoélectroniques : comportement qui dépend de la lumière reçue
(appareils photo numériques, caméscopes)
La couleur de la lumière :
• Lumière monochromatique : A une seule couleur.
• Lumière composée ou polychromatique : Composée de plusieurs couleurs.
• Lumière blanche : Lumière du jour provenant du soleil, composée d’une infinité de
radiations.
• Décomposition de la lumière : À l’aide d’un prisme, on peut observer les différentes
couleurs composant une lumière composée.
• Filtre : Permet d’obtenir une lumière colorée à partir d’une lumière blanche. Il va laisser
passer une couleur et absorber toutes les autres radiations. Filtre rouge transmet une lumière
rouge.
La couleur des objets :
Objets = sources secondaires (nous pouvons les voir car ils renvoient la lumière vers nos
yeux). L’apparence colorée d’un objet dépend des couleurs de la lumière qu’il reçoit et des
couleurs qu’il absorbe. S’il diffuse toutes les lumières colorées, il va paraître blanc. S’il les
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absorbe, il va paraître noir. Panneaux solaires : transformateurs d’énergie. Captent l’énergie
des rayonnements solaires et les utilisent pour chauffer de l’eau qui circule sous leur surface
ou produire un courant électrique. Ils sont noirs car : absorption maximale de la lumière.
Les synthèses des couleurs :
• Synthèse additive des couleurs : L’addition de lumières aux couleurs fondamentales
(rouge, vert et bleu) dans des proportions variables permet d’obtenir toutes les autres
couleurs. Fonctionnement de la TV.
• Synthèse soustractive des couleurs : L’utilisation de filtres permet de soustraire une partie
du rayonnement initial, créant ainsi une autre couleur. À partir de filtres des 3 couleurs
primaires (jaune, cyan, et magenta), on peut obtenir toutes les couleurs. C’est le même
procédé qui est utilisé en peinture, les pigments jouant le rôle de filtres.
Propagation rectiligne de la lumière :
Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite. Elle peut se
déplacer dans le vide.
Vitesse de la lumière dans le vide et dans l’air c ≈ 300 000 km/s. Chambre noire : rayons
diffusés se propagent de manière rectiligne, se croisent au passage du trou et viennent former
une image renversée de l’objet lumineux sur le papier-calque de la chambre noire. Plus le
trou est gros plus l’image est lumineuse. Distance trou/papier-calque augmente : taille de
l’image augmente et luminosité diminue. Une lentille placée au niveau du trou permet
d’utiliser un trou de plus grand diamètre mais oblige à une mise au point de la lentille pour
conserver image nette.
La loupe : possède une lentille de verre, biconvexe. Rayons du Soleil reçus par sa surface
totale convergent en un point unique (son foyer). Toute l’énergie se concentre en ce point et
peut enflammer une feuille de papier placée au foyer.
Les accidents de parcours de la lumière :
• Réflexion : Déviée et renvoyée dans une autre direction. Miroir : objet qui réfléchit les
rayons lumineux sans les diffuser, fibres optiques.
• Diffusion : Renvoyée dans toutes les directions. Objets, nuages…
• Transmission : Traverse la matière et continue à se propager. Vitre transparente.
• Absorption : Absorbée par la matière qui, s’échauffe (corps noirs). Dans le cas d’une
lumière complexe, il se peut que certaines radiations soient absorbée quand d’autres sont
transmises.
• Réfraction : Déviée lors du passage d’un milieu à un autre. Air/eau, Air/verre (lentilles).
• Diffraction : Déviée sans qu’il y ait réflexion ou réfraction. Passage d’une fente.
• Dispersion : Lumière polychromatique se disperse quand les différentes radiations sont
séparées. Prisme, réseau, bulles de savon.
• Corps transparent : Transmet la lumière sans la diffuser.
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• Corps opaque : Phénomène de transmission inexistant ou faible. Diffuse ou réfléchit la
lumière.
• Corps translucide : Diffuse la lumière qui le traverse ou qu’il renvoie.
Ombres et pénombres :
• Ombre : Zone de l’espace dont l’éclairement est moins important que celui des zones
environnantes. Elle reçoit moins de lumière. Un objet placé dans un cône d’ombre peut quand
même recevoir une certaine quantité de lumière et donc être visible.
• Ombre propre : Partie non éclairée d’un objet.
• Cône d’ombre ou zone d’ombre projetée par l’objet.
• Ombre portée : Ombre projetée par l’objet sur une surface.
• Pénombre : zone qui ne reçoit des rayons que d’une partie de la source.
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