Ombres et propagation de la lumière Physique-Chimie 5e
⚡ Physique-Chimie🎒 5e (collège)✅ 12 exercices corrigés ⬇️
En bref : Une source primaire produit sa lumière, comme le Soleil ou une lampe ; un objet diffusant renvoie la lumière reçue, comme la Lune ou un mur. On ne voit un objet que si de la lumière venant de lui entre dans notre œil. Dans l'air, la lumière se propage en ligne droite. Un objet opaque l'arrête et crée une ombre. Plus la source est proche de l'objet, plus l'ombre est grande.
📖 La leçon
Dans un milieu homogène comme l'air, la lumière se propage en ligne droite : on la représente par un rayon. Un objet opaque l'arrête et crée une ombre : zone d'ombre derrière l'objet, ombre portée sur l'écran. Astuce : plus la source est proche de l'objet, plus l'ombre est grande.
🖼️ Le schéma à retenir
L'essentiel à retenir
Les sources primaires de lumière la produisent elles-mêmes : le Soleil, les étoiles, une flamme, une lampe allumée, un écran. Les objets diffusants, ou sources secondaires, ne font que renvoyer dans toutes les directions la lumière qu'ils reçoivent : la Lune, les planètes, un mur blanc, cette page. Pour voir un objet, il faut que de la lumière parte de lui et entre dans l'œil.
Dans un milieu homogène et transparent (air, eau calme, verre), la lumière se propage en ligne droite. On le vérifie en regardant une bougie à travers trois cartons percés : il faut que les trous soient alignés. On représente le trajet par un rayon lumineux.
Un objet opaque ne laisse pas passer la lumière ; un objet transparent la laisse passer. Derrière un objet opaque éclairé par une source ponctuelle se forme une zone qui ne reçoit pas de lumière : le cône d'ombre. La partie de l'objet non éclairée est l'ombre propre ; la tache sombre sur l'écran ou le sol est l'ombre portée. Sa taille dépend des distances : si on rapproche l'objet de la source, l'ombre grandit ; si on l'éloigne, elle rétrécit.
Vocabulaire
- Source primaire — objet qui produit sa propre lumière.
- Objet diffusant — objet qui renvoie la lumière reçue dans toutes les directions.
- Rayon lumineux — droite fléchée représentant le trajet de la lumière.
- Opaque / transparent — qui arrête la lumière / qui la laisse passer.
- Ombre propre — partie non éclairée de l'objet lui-même.
- Ombre portée — zone sombre que l'objet projette sur un écran.
La question de devoir
« Une balle opaque est placée entre une lampe et un mur. Décrivez et schématisez ce que l'on observe. » Plan : 1) tracer les rayons qui partent de la lampe et frôlent la balle, en ligne droite ; 2) identifier l'ombre propre sur la balle, le cône d'ombre et l'ombre portée sur le mur ; 3) expliquer comment l'ombre change si on approche la balle de la lampe.
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✏️ 12 exercices corrigés : ombres et propagation de la lumière
Touche une réponse : elle est corrigée tout de suite, avec l'explication.
1. Le Soleil et une lampe allumée sont des…
✔ Réponse : sources primaires de lumière
Une source primaire produit elle-même la lumière qu'elle émet. La Lune, en revanche, n'est qu'un objet diffusant qui renvoie la lumière du Soleil.
2. Dans l'air, la lumière se propage…
✔ Réponse : en ligne droite
Dans un milieu homogène et transparent, la lumière va tout droit. C'est pour cela qu'on ne voit pas derrière un mur et qu'un rayon laser dessine une ligne parfaitement droite.
3. Un objet qui ne laisse pas passer la lumière est…
✔ Réponse : opaque
Le bois, le métal ou le carton sont opaques : ils arrêtent la lumière et créent une ombre. Le verre est transparent, le papier calque est translucide.
4. La Lune est visible parce qu'elle…
✔ Réponse : renvoie la lumière du Soleil
La Lune est un objet diffusant : sa surface grise renvoie une partie de la lumière solaire vers la Terre. C'est pourquoi on ne voit que la partie éclairée par le Soleil, d'où les phases.
5. La zone sombre qu'un objet projette sur un mur s'appelle…
✔ Réponse : l'ombre portée
L'ombre portée se forme sur l'écran, le sol ou le mur situé derrière l'objet. L'ombre propre, elle, est la face de l'objet qui n'est pas éclairée par la source.
6. On représente le trajet de la lumière par…
✔ Réponse : un rayon lumineux
Le rayon lumineux est un modèle : une droite avec une flèche indiquant le sens de propagation. Un faisceau réel est formé d'une infinité de rayons.
7. Pour voir un objet, il faut que…
✔ Réponse : la lumière de l'objet atteigne l'œil
L'œil est un récepteur, il n'émet rien. Un objet est vu s'il envoie de la lumière vers l'œil, qu'il la produise ou qu'il la diffuse. Dans le noir complet, on ne voit donc rien.
8. Si on rapproche un objet opaque de la lampe, son ombre sur le mur…
✔ Réponse : grandit
Les rayons qui frôlent l'objet s'écartent davantage avant d'atteindre le mur : l'ombre portée devient plus grande. C'est le principe des ombres chinoises avec les mains.
9. La vitesse de la lumière dans le vide est d'environ…
✔ Réponse : 300 000 km/s
Rien ne va plus vite. La lumière du Soleil met environ 8 minutes pour nous atteindre et celle de la Lune un peu plus d'une seconde. 340 m/s est la vitesse du son dans l'air.
10. Lors d'une éclipse de Soleil, la Terre reçoit…
✔ Réponse : l'ombre portée de la Lune
La Lune, objet opaque, s'interpose entre le Soleil et la Terre. Son cône d'ombre touche la Terre sur une bande étroite où le jour devient nuit pendant quelques minutes.
11. Trois cartons percés ne laissent voir une bougie que si les trous sont alignés car…
✔ Réponse : la lumière va en ligne droite
Cette expérience classique prouve la propagation rectiligne : si un trou est décalé, la lumière, incapable de tourner, est arrêtée par le carton et la bougie devient invisible.
12. Un papier calque est dit translucide parce qu'il…
✔ Réponse : laisse passer une lumière brouillée
Un matériau translucide laisse passer la lumière mais la disperse : on devine une clarté sans distinguer les formes. Le verre dépoli des salles de bain fonctionne ainsi.
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