Fiche de révision · Physique-chimie 5eLa lumière : sources et propagation
3e trimestre · chapitre 11 sur 13
La lumière, émise par une source ou renvoyée par un objet diffusant, se propage en ligne droite à très grande vitesse.
L'essentiel à retenir
- Source primaire ou objet diffusant.
- Voir : la lumière entre dans l'œil.
- Propagation rectiligne, rayon fléché.
- Vitesse : environ 300 000 km/s.
- Année-lumière : une distance, environ 9 500 milliards de km.
La leçon
1. Sources primaires et objets diffusants
Une source primaire produit sa propre lumière : Soleil, étoiles, flamme, lampe allumée. Un objet diffusant ne produit pas de lumière : il renvoie dans toutes les directions une partie de la lumière qu'il reçoit (Lune, cahier, mur).
Exemple
La Lune brille la nuit, mais ce n'est pas une source primaire : elle diffuse la lumière du Soleil.
2. Voir un objet
On voit un objet seulement si de la lumière venant de cet objet entre dans l'œil. Pour un objet diffusant, la lumière va de la source à l'objet, puis de l'objet à l'œil. Ne regarde jamais le Soleil directement, même avec des lunettes de soleil : cela peut abîmer les yeux définitivement.
Exemple
Dans une pièce totalement noire, on ne voit pas son cahier : aucune lumière ne l'éclaire, donc aucune n'en repart vers l'œil.
3. La propagation rectiligne
Dans un milieu transparent et homogène (air, eau, verre), la lumière se propage en ligne droite. Un milieu translucide, comme le verre dépoli, laisse passer la lumière sans qu'on voie nettement à travers. Un milieu opaque (bois, métal) ne la laisse pas passer.
Exemple
Un rayon de soleil qui entre par une fente dans une pièce poussiéreuse dessine un trait bien droit.
4. Rayon et faisceau lumineux
On modélise le trajet de la lumière par un rayon lumineux : une droite avec une flèche qui indique le sens de propagation. Un faisceau est un ensemble de rayons ; il peut être divergent, parallèle ou convergent.
Exemple
Les rayons qui partent d'une ampoule s'écartent : faisceau divergent. Les rayons du Soleil qui arrivent sur Terre sont presque parallèles.
5. Ombre propre et ombre portée
Un objet opaque éclairé a une ombre propre : sa partie non éclairée. Il projette une ombre portée sur un écran. La zone non éclairée entre l'objet et l'écran est le cône d'ombre ; sa forme s'explique par la propagation rectiligne.
Exemple
Une balle éclairée par une lampe : la face tournée vers la lampe est éclairée, l'autre face est l'ombre propre, la tache sombre sur le mur est l'ombre portée.
6. Vitesse de la lumière et année-lumière
Dans le vide, la lumière parcourt environ 300 000 km chaque seconde, et presque autant dans l'air. La lumière du Soleil met environ 8 minutes pour arriver sur Terre. L'année-lumière (al) est la distance parcourue par la lumière dans le vide en un an : environ 9 500 milliards de km. On l'utilise pour les distances entre les étoiles.
v ≈ 300 000 km/s
Exemple
En 8 min = 480 s, la lumière parcourt 300 000 × 480 = 144 000 000 km : c'est bien l'ordre de la distance Terre-Soleil (environ 150 millions de km).
La méthode
Comment construire l'ombre d'un objet
- Place la source, l'objet opaque et l'écran sur ton schéma.
- Trace à la règle les rayons qui partent de la source et frôlent les bords de l'objet.
- Prolonge-les jusqu'à l'écran : entre leurs deux points d'arrivée se trouve l'ombre portée.
- Hachure le cône d'ombre derrière l'objet et colorie l'ombre propre sur sa face non éclairée.
Pièges à éviter
- La Lune n'est pas une source primaire : elle renvoie la lumière du Soleil.
- L'œil n'envoie pas de rayons : la flèche va de l'objet vers l'œil, jamais l'inverse.
- L'année-lumière est une distance, pas une durée.
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 qui modélise le trajet de la lumière.
- Ombre portée
- Zone sombre qu'un objet opaque éclairé projette sur un écran.
- Opaque
- Se dit d'un milieu qui ne laisse pas passer la lumière.
- Année-lumière
- Distance parcourue par la lumière en un an.
Teste-toi
3 questions pour vérifier, corrigées tout de suite.
Flashcards
Essaie de répondre avant d'ouvrir la carte.
Qu'est-ce qu'une source primaire de lumière ?
Un objet qui produit sa propre lumière : Soleil, flamme, lampe allumée.
Qu'est-ce qu'un objet diffusant ?
Un objet qui renvoie dans toutes les directions la lumière qu'il reçoit, comme la Lune.
À quelle condition voit-on un objet ?
Il faut que de la lumière venant de l'objet entre dans l'œil.
La suite dans Réviz
4 autres questions, 5 autres flashcards, la carte mentale du chapitre, et ce qui coince qui revient au bon moment jusqu'au contrôle.
Ce que le programme attend
- Distinguer source primaire de lumière et objet diffusant
- Expliquer la condition de visibilité d'un objet (la lumière entre dans l'œil)
- Savoir que la lumière se propage en ligne droite dans un milieu transparent et homogène
- Modéliser la lumière par un rayon lumineux
- Connaître la vitesse de la lumière dans le vide (environ 300 000 km/s)
- Expliquer l'ombre propre et l'ombre portée
- Définir l'année-lumière comme une unité de distance
Référence : Physique-chimie cycle 4, partie habituellement traitée en 5e (BO spécial n°11 du 26/11/2015, ajusté BO n°31 du 30/07/2020). Une erreur dans cette fiche ? Signale-la, elle sera corrigée.