Lumière : sources, propagation et vitesse

Écris « source primaire » ou « objet diffusant ».

1. Le Soleil :
   Le Soleil produit sa propre lumière : source primaire.
2. La planète Mercure :
   Comme toute planète, Mercure renvoie la lumière du Soleil : objet diffusant.
3. Les phares allumés d’une voiture :
   Allumés, les phares produisent leur lumière : source primaire.
4. Le visage d’un ami, en plein jour :
   Un visage ne produit pas de lumière : il renvoie celle qu’il reçoit, c’est un objet diffusant.
5. La flamme d’un réchaud de camping :
   Une flamme produit de la lumière : source primaire.
6. Une page de cahier éclairée par la lampe du bureau :
   Sans lumière reçue, la page serait invisible : objet diffusant.

Au musée, Lisa voit un tableau éclairé par un spot. Observe les quatre schémas, puis complète.

1. Le schéma qui montre le bon trajet de la lumière est le schéma .
   Schéma C : la lumière va du spot au tableau, puis du tableau à l’œil.
2. Sur un schéma juste, aucune flèche ne part de l’.
   L’œil reçoit la lumière, il n’en envoie pas.
3. Si toute la lumière du spot allait directement vers Lisa, sans rien éclairer, elle verrait le spot, mais pas le .
   Pour voir le tableau, il faut que de la lumière venant du tableau entre dans l’œil.
4. L’objet que Lisa regarde ne produit pas de lumière : c’est un objet .
   Il renvoie dans toutes les directions une partie de la lumière du spot : objet diffusant.

Raisonne avec le cours, puis complète avec un mot.

1. Dans une salle de cinéma plongée dans le noir, on voit l’écran parce qu’il la lumière du projecteur vers les spectateurs.
   L’écran est un objet diffusant : il renvoie dans toute la salle la lumière qu’il reçoit.
2. Pendant la séance, le plafond ne reçoit presque rien du projecteur : pour les spectateurs, il reste presque .
   Un objet diffusant presque pas éclairé n’a presque rien à envoyer vers l’œil : il reste presque invisible.
3. Les yeux d’un chat brillent dans le faisceau d’une lampe torche ; dans le noir complet, ils ne brillent plus : ce ne sont pas des sources .
   Ils renvoient la lumière de la lampe sans en produire : ce ne sont pas des sources primaires.
4. Rappel de 6e : un rideau de voilage laisse entrer la lumière, mais on ne distingue pas la rue à travers ; il est .
   La lumière passe, mais pas les formes : le voilage est translucide.
5. Rappel de 6e : une plaque d’ardoise ne laisse passer aucune lumière ; elle est .
   Aucune lumière ne passe : l’ardoise est opaque.

Complète avec le vocabulaire du cours.

1. Dans un milieu transparent et , la lumière se propage en ligne droite.
   Il faut un milieu transparent et homogène.
2. Sur un schéma, la flèche tracée sur un rayon lumineux indique le de propagation de la lumière.
   La flèche indique le sens de propagation : la lumière part de la source.
3. La perpendiculaire au miroir, au point où arrive le rayon, s’appelle la .
   C’est par rapport à la normale qu’on mesure les angles.
4. Le rayon qui repart du miroir s’appelle le rayon .
   Rayon incident à l’arrivée, rayon réfléchi au départ.
5. Un objet diffusant renvoie la lumière dans toutes les directions ; un miroir, lui, la renvoie dans une direction.
   Un miroir renvoie la lumière dans une seule direction, fixée par i = r.

Trois écrans, percés chacun d’un petit trou, séparent une lampe de trois observateurs A, B et C. Observe, puis complète.

1. L’œil qui voit la lampe est l’œil .
   Seule la droite qui va de la lampe à l’œil A passe par les trois trous.
2. Si l’on remonte l’écran du milieu, l’œil A ne voit plus la lampe : la lumière ne peut pas cet écran.
   La lumière va en ligne droite : elle ne peut pas contourner un obstacle opaque.
3. Une fumée légère entre les écrans rend le trajet visible : ses fines particules un peu de lumière vers nous.
   Les particules de fumée diffusent un peu de lumière dans toutes les directions, dont celle de l’œil.
4. Au-dessus d’un barbecue, les objets vus à travers l’air chaud semblent trembler : cet air n’est pas .
   Près des braises, l’air est bien plus chaud qu’un peu plus haut : le milieu n’est pas homogène, la lumière n’y va plus tout à fait droit.

Applique la loi de la réflexion (angles mesurés par rapport à la normale).

1. Sur le schéma, le rayon fait 28° avec la surface du miroir : son angle d’incidence vaut °.
   i = 90° − 28° = 62°.
2. Le rayon qui arrive et le rayon qui repart font alors entre eux un angle de °.
   r = i = 62°, et l’angle entre les deux rayons vaut i + r = 62 + 62 = 124°.
3. Un rayon arrive perpendiculairement au miroir : son angle de réflexion vaut °.
   Il arrive le long de la normale : angle d’incidence nul, le rayon repart sur lui-même, r = 0°.
4. Un rayon arrive avec un angle d’incidence de 41° : son angle de réflexion vaut °.
   r = i = 41°, de l’autre côté de la normale.

Complète avec le mot du cours.

1. Une source de lumière large, et non très petite, est une source .
   Le contraire d’une source ponctuelle : une source étendue.
2. Autour de l’ombre due à une source large, une zone partiellement éclairée apparaît : c’est la .
   C’est la pénombre.
3. Une source très petite, dite , donne une ombre aux bords nets.
   Source ponctuelle : pas de pénombre, bords nets.
4. Pendant une éclipse, l’astre placé au milieu de l’alignement fait de l’ au troisième.
   L’astre du milieu bloque la lumière du Soleil : il fait de l’ombre au troisième.
5. Une éclipse de Lune ne peut avoir lieu qu’à la lune.
   La Lune doit être à l’opposé du Soleil, derrière la Terre : pleine lune.

Un panneau lumineux éclaire une balle opaque devant un écran. Observe, puis complète.

1. Le point B est dans l’ombre .
   Depuis B, la balle cache toute la source : B est dans l’ombre portée.
2. Le point A est dans la .
   Depuis A, la balle ne cache qu’une partie du panneau : A est dans la pénombre.
3. Depuis le point C, on voit la source.
   Rien ne cache le panneau : depuis C, on voit toute la source, la zone est éclairée.
4. Rappel de 6e : la face de la balle tournée vers l’écran n’est pas éclairée ; c’est son ombre .
   La partie non éclairée de l’objet lui-même est son ombre propre.

Raisonne avec le cours, puis complète avec un mot.

1. L’ombre de la Lune se déplace vite sur la Terre : en un même lieu, l’éclipse totale de Soleil ne dure que quelques au plus.
   Quelques minutes au plus : l’ombre de la Lune ne reste pas longtemps au même endroit.
2. Le Soleil est environ 400 fois plus grand que la Lune, mais aussi presque 400 fois plus de nous : vus de la Terre, ils paraissent presque de la même taille.
   Presque 400 fois plus loin : c’est pourquoi la petite Lune peut cacher tout le Soleil.
3. Un soir de premier quartier, une moitié de la Lune est sombre : ce n’est pas une éclipse, c’est une de la Lune.
   C’est une phase : on ne voit qu’une partie de la moitié éclairée de la Lune.
4. Une éclipse de Lune est visible de toute la moitié de la Terre où il fait .
   La Lune s’assombrit vraiment : tous ceux qui la voient, du côté de la nuit, observent l’éclipse.

Convertis.

1. 300 000 km/s = m/s
   1 km = 1 000 m : 300 000 × 1 000 = 300 000 000 m/s.
2. 36 000 km = m
   36 000 × 1 000 = 36 000 000 m.
3. 6 min 15 s = s
   6 × 60 + 15 = 375 s.
4. 1 h 4 min = s
   1 h 4 min = 64 min ; 64 × 60 = 3 840 s.

Calcule avec v = 300 000 km/s.

1. Mars est à environ 228 millions de km du Soleil. La lumière du Soleil met t = s pour l’atteindre.
   t = 228 000 000 ÷ 300 000 = 760 s.
2. Convertis cette durée :
   760 = 12 × 60 + 40 : 12 min 40 s.
3. En 0,5 s, la lumière parcourt km.
   d = 300 000 × 0,5 = 150 000 km.
4. Uranus est à environ 2 871 millions de km du Soleil. La lumière du Soleil l’atteint en s.
   t = 2 871 000 000 ÷ 300 000 = 9 570 s, soit 2 h 39 min 30 s.

Raisonne avec l’année-lumière, les allers-retours et la propagation dans le vide.

1. En 2026, on observe une étoile située à 30 a.l. Sa lumière a quitté l’étoile en .
   Elle a voyagé 30 ans : 2026 − 30 = 1996.
2. Avec 1 a.l. ≈ 9 460 milliards de km, cette étoile est à environ milliards de km.
   30 × 9 460 = 283 800 milliards de km.
3. Une antenne radar envoie un signal vers la planète Vénus, qui le renvoie ; l’écho revient 20 min après l’envoi. Vénus est alors à millions de km de la Terre.
   L’aller dure 10 min = 600 s ; d = 300 000 × 600 = 180 000 000 km, soit 180 millions de km.
4. Sur la Lune, sans air, deux astronautes côte à côte ne s’entendent pas parler ; pourtant, ils se parfaitement.
   La lumière traverse le vide, le son non : sans air, ils se voient, mais doivent se parler par radio.