Optique et Lumiere
Niveau
3eme
Sous-categorie
lumiere-propagation
Programme officiel
Cycle 4 - Des signaux pour observer et communiquer
Prerequis
Definition
La lumiere est une onde electromagnetique qui se propage en ligne droite a environ 300 000 km/s dans le vide. Elle peut etre decomposee en un spectre de couleurs (arc-en-ciel). Les objets que l'on voit sont soit des sources de lumiere, soit des objets qui diffusent la lumiere.
A retenir
- •La lumiere se propage en LIGNE DROITE (propagation rectiligne)
- •Vitesse de la lumiere : c = 300 000 km/s (rien ne va plus vite !)
- •Lumiere blanche = melange de toutes les couleurs du spectre
- •Annee-lumiere = distance, pas une duree !
La vitesse de la lumiere dans le vide est :
Exemple resolu pas a pas
ENONCE (style brevet)
La lumiere met 1,3 seconde pour aller de la Terre a la Lune. Calculer la distance Terre-Lune.
SOLUTION
On connait c = 3 × 10⁸ m/s et t = 1,3 s
Utiliser d = c × t
d = 3 × 10⁸ × 1,3 = 3,9 × 10⁸ m
Convertir : d = 390 000 km
L'annee-lumiere est une unite de :
Pieges classiques au brevet
Piege 1
Penser que l'annee-lumiere est une unite de temps
L'etoile est a 4 annees-lumiere, donc on la voit depuis 4 ans
L'annee-lumiere est une unite de DISTANCE : c'est la distance parcourue par la lumiere en 1 an.
L'etoile est a 4 annees-lumiere = 4 × 9,46 × 10¹⁵ m de distance. Sa lumiere met 4 ans a nous parvenir.
Piege 2
Confondre synthese additive et soustractive
Rouge + vert = marron
Additive : melange de LUMIERES (R+V+B = blanc). Soustractive : melange de PIGMENTS (C+M+J = noir).
En LUMIERE, rouge + vert = jaune. En PEINTURE, rouge + vert = marron
Piege 3
Oublier que les objets ne font que diffuser
La tomate est rouge parce qu'elle produit du rouge
Les objets ne 'produisent' pas de couleur, ils diffusent certaines couleurs de la lumiere recue.
La tomate absorbe toutes les couleurs sauf le rouge qu'elle diffuse
Piege 4
Confondre reflexion et refraction
Le baton parait casse dans l'eau a cause de la reflexion
Reflexion = la lumiere rebondit (miroir). Refraction = la lumiere change de direction en changeant de milieu.
C'est la refraction : la lumiere change de direction en passant de l'eau a l'air
Comment resoudre un probleme d'optique ?
Quand utiliser cette methode ?
Quand l'enonce parle de lumiere, couleurs, vitesse de la lumiere, distances astronomiques.
Identifier le phenomene optique
S'agit-il de propagation, reflexion, refraction, absorption ou diffusion ?
Appliquer les lois de l'optique
Propagation rectiligne, loi de la reflexion, ou d = c × t.
Analyser les couleurs
Quelle lumiere recoit l'objet ? Quelles couleurs absorbe-t-il ? Diffuse-t-il ?
Calculer avec la vitesse de la lumiere
Utiliser c = 3 × 10⁸ m/s. Attention aux unites (m ou km, s ou annee).
