Jouer avec la lumière
Jouer avec la lumière

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I. Notions abordées - Expériences

  • Spectre lumineux : observation de la décomposition de différentes sources lumineuses avec un spectroscope. Mélange de couleurs.
  • Les ombres (dans la séance conseillée aux CE2): qu'est ce qu'une ombre, la forme d'une ombre, observation des ombres d'un objet éclairé par plusieurs sources lumineuses.
  • Réflexion - réfraction (dans la séance sonceillée aux CM) : réflexion et réfraction de la lumière
  • La couleur des objets : d'où vient la couleur des objets ?
 

II. Termes scientifiques

La compréhension de ces termes scientifiques sera développée dans le cadre des séquences. Nous vous encourageons à retravailler ces termes et leur définition après votre visite chez nous. 
 
Spectre lumineux : ensemble des longueurs d'ondes (couleurs) qui constituent la lumière émise.
 
Propager (se) : s'éloigner de son origine, se déplacer.
 
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Réflexion : lorsqu'un rayon lumineux arrive sur un objet, il est renvoyé dans une direction bien définie. On dit qu'il est ré fléchi. Si l'ensemble des rayons de même direction arrive sur une surface plane (exemple: miroir), ils seront tous réfléchis dansla même direction.  
 
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Diffusion : lorsque les rayons lumineux arrivent sur une surface non plane, ils sont réfléchis dans toutes les directions. On dit qu'ils sont diffusés (exemple : feuille de papier, mouchoir …) 
 
 
 
 
Réfraction : déviation d'un rayon lumineux lors de son passage d'un milieu transparent à un autre.
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 III. Arrière-plan scientifique pour l'enseignant

 

Qu'est-ce que la lumière ?
 
Il n'est pas aisé de donner une définition simple de ce mot pourtant très familier. Pour des enfants du primaire on dira que la lumière est ce qui éclaire les objets et les rend visibles. Plus scientifiquement, la lumière est une onde électromagnétique qui se propage dans le vide à la vitesse de 300 000 km/s, quasiment aussi vite dans l'air mais seulement à 225 000 km/s dans l'eau et 200 000 km/s dans le verre.
Cette onde est caractérisée par sa fréquence ou par sa longueur d'onde. Le spectre des ondes électromagnétiques s'étend sur un très grand domaine de longueurs d'ondes (rayons gamma, rayons X, rayons ultra-violets, domaine visible, infrarouge, micro-ondes, ondes radio).

 
Qu'est-ce que la lumière blanche ?
 
La lumière blanche est aussi bien émise par le soleil que par une ampoule électrique à incandescence. Elle se déplace à la vitesse de 300 000 km/s. Elle est formée d'un mélange de couleurs : ce sont les couleurs de l'arc-en-ciel qui composent le spectre de la lumière visible. On distingue sept couleurs : le rouge, l'orange, le jaune, le vert, le bleu, l'indigo et le violet. Pour visualiser toutes les couleurs contenues dans la lumière blanche, il suffit d'observer la surface d'une bulle de savon. La lumière est alors décomposée : c'est le phénomène de diffraction. Dans un arc-en-ciel, ce sont les gouttes d'eau en suspension dans l'atmosphère qui décomposent la lumière du soleil.
 
Qu'est-ce que la réflexion de la lumière ?
 
Quand un rayon de lumière rencontre un objet, il "rebondit" sur l'objet, comme une balle sur un mur. On dit que le rayon lumineux est réfléchi. Si la réflexion se fait sur une surface plane, on peut prévoir la trajectoire de la lumière après réflexion. Par contre, après réflexion sur une surface non plane, la lumière est diffusée dans toutes les directions. On peut facilement mettre en évidence la réflexion en utilisant le verre d'une montre pour réfléchir la lumière. On peut alors choisir la direction des rayons lumineux en inclinant plus ou moins la montre.
 
Qu'est ce que la réfraction de la lumière ?
 
C'est la propriété qu'a la lumière de changer de direction lorsqu'elle passe d'un milieu à un autre de densité différente. Ainsi, on peut facilement mettre en évidence la réfraction en observant une paille dans un verre d'eau. On a l'impression que la paille est cassée au niveau de la surface. En fait, la lumière que renvoie la paille vers nos yeux traverse deux milieux différents : l'eau et l'air. Au passage de l'un à l'autre, les rayons lumineux sont déviés. C'est le même phénomène de réfraction de la lumière qui nous fait voir nos jambres plus petites et déformées quand nous sommes dans la mer ou la piscine.
 
Pourquoi voit-on les objets qui nous entourent ?
 
Ce ne sont pas les objets eux-mêmes que nous voyons mais une partie de la lumière qu'ils nous envoient. Certains objets ne sont visibles que parce qu'ils émettent de la lumière. Ainsi nous pouvons voir les ampoules électriques, les flammes, les étoiles ou les lucioles car ils produisent de la lumière qui arrive jusqu'à nos yeux. Ce sont des sources lumineuses. Mais la plupart des objets qui nous entourent ne produisent pas de lumière. Si nous les voyons, c'est parce qu'ils réfléchissent une partie de la lumière qui arrive jusqu'à eux et que cette lumière réfléchie arrive dans nos yeux.
 
La couleur des objets 
 
La couleur d'un objet dépend de la lumière qui l'éclaire. La couleur de l'objet correspond à la couleur des rayons renvoyés par l'objet. Ainsi, un objet rouge nous apparaît rouge à la lumière du soleil car il ne renvoie que la lumière rouge (il absorbe toutes les autres couleurs). Si cet objet est éclairé par une lumière verte, il ne peut rien renvoyer car il n'y a pas de rouge dans cette lumière; il apparaît alors noir.
 
 
 

 

Dernière mise à jour : ( 06-09-2010 )