Au programme de ce chapitre
- I. Sources et objets éclairés
- II. La propagation rectiligne
- III. Pièges et entraînement
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Une source primaire produit sa propre lumière : le Soleil, une flamme, une lampe allumée, un écran. Un objet diffusant (ou source secondaire) renvoie dans toutes les directions une partie de la lumière qu'il reçoit : la Lune, un mur, une page de ta farde. On voit un objet quand de la lumière venant de lui entre dans notre œil.
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Un exemple corrigé
Exemple La lumière du Soleil parcourt environ 150 millions de km pour arriver sur Terre : t = d / c = 1,5 × 1011 m / (3,0 × 108 m/s) = 500 s, soit environ 8 min 20 s. Celle de la Lune (384 000 km) n'a besoin que de 1,28 s environ.
Lexique
- source primaire
- objet qui produit sa propre lumière
- objet diffusant
- objet qui renvoie dans toutes les directions la lumière reçue
- rayon lumineux
- droite fléchée qui représente le trajet de la lumière
- pénombre
- zone partiellement éclairée par une source étendue
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — l'année-lumière n'est pas une durée. Une année-lumière est une unité de longueur : environ 9,5 × 1012 km. Dire qu'une étoile est « à 4 années-lumière » signifie que sa lumière met 4 ans à nous parvenir, pas que la distance se mesure en années.
Piège — mélanger km et m dans t = d / c. Si tu prends d en kilomètres, prends c = 300 000 km/s ; si tu prends d en mètres, prends c = 3,00 × 108 m/s. Avec d = 150 millions de km et c = 3,00 × 108 m/s sans conversion, ton résultat est faux d'un facteur 1 000.
Attention Ce n'est pas l'œil qui « envoie » un regard vers les objets : c'est la lumière qui va de l'objet vers l'œil. Sur un schéma, la flèche du rayon va donc toujours de la source (ou de l'objet diffusant) vers l'œil. Une éclipse de Soleil s'explique par la propagation rectiligne : la Lune, entre le Soleil et la Terre, projette son ombre sur la Terre.
L'astuce du prof
Astuce — des repères pour t'orienter. En 1 seconde, la lumière fait environ sept fois et demie le tour de la Terre (300 000 km pour un tour d'environ 40 000 km) ; en 1 nanoseconde, elle parcourt environ 30 cm. Ces ordres de grandeur te permettent de repérer un résultat absurde.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Sources et milieux
a) Classe en source primaire ou objet diffusant : l'écran allumé d'un téléphone, la page de ton journal de classe, la flamme d'une bougie, la Lune, un phare de voiture allumé. b) Classe comme transparent, translucide ou opaque : une vitre, du papier calque, une feuille de carton.
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a) Sources primaires : l'écran allumé, la flamme, le phare allumé (ils produisent leur lumière). Objets diffusants : la page du journal de classe et la Lune, qui ne font que renvoyer la lumière reçue (de la lampe de la classe ou du Soleil). b) La vitre est transparente, le papier calque translucide (il laisse passer la lumière sans image nette) et le carton opaque.
Exercice 2 — Un satellite en orbite
Un satellite géostationnaire se trouve à 36 000 km au-dessus de l'équateur. Un signal radio, qui se propage à la même vitesse que la lumière, part de la Terre vers le satellite. Combien de temps met-il pour l'aller ? pour l'aller-retour ?
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Je convertis : 36 000 km = 3,6 × 107 m. Pour l'aller, t = d / c = 3,6 × 107 / 3,00 × 108 = 0,12 s. Pour l'aller-retour, le trajet est double : 0,24 s, soit près d'un quart de seconde. C'est le petit décalage que tu remarques dans une conversation par satellite.