Upec/iufm créteil M1 e 4 Ombres et lumière corrige
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UPEC/IUFM CréteilM1 EC1.4 Ombres et lumière CORRIGE.Exercice 1 : Quelle est la différence fondamentale entre une source primaire de lumière et une source secondaire de lumière. Donner deux exemples de chaque type. Une source primaire de lumière émet de la lumière par elle-même. Le Soleil, les étoiles, les lampes sont des sources primaires de lumière. Une source secondaire renvoie une partie de la lumière qu’elle reçoit. La Lune, la Terre, les planètes mais aussi un miroir tourné vers le Soleil sont des sources secondaires de lumière. Exercice 2 : Comment le spectre de la lumière blanche peut-il être obtenu ? Quels sont les rayonnements invisibles ? La lumière blanche est la partie de la lumière émise par le Soleil à laquelle notre œil est sensible. Le spectre de la lumière blanche peut être obtenu à l’aide d’un prisme de verre ou d’un réseau (ex : la face d’un CD)…    …Où chaque couleur est caractérisée par une longueur d’onde différente (λ en mètres). Le diagramme ci-dessus montre que la lumière visible est une petite partie d’un domaine de radiations beaucoup plus vaste appelé ondes électromagnétiques. Exercice 3 : Quelle est la différence principale entre des objets transparents, translucides et opaques ? Un objet, un liquide ou autre est opaque s’il ne laisse pas passer la lumière (bois, carton, la plupart des objets courants et des êtres vivants). L’objet opaque absorbe une partie de la lumière et renvoie une autre partie dans toutes les directions : c’est la diffusion de la lumière. C’est à cause de cela que l’on peut voir les objets opaques. Un objet, un liquide ou autre est transparent s’il laisse passer la lumière sans la diffuser ni l’absorber (ou très peu), c'est-à-dire que l’on peut distinguer nettement un objet se situant de l’autre côté ; exemples : le verre, l’eau, l’air. Un objet, un liquide ou autre est translucide s’il laisse partiellement passer la lumière sans que l’on puisse distinguer nettement un objet se situant de l’autre côté. (Exemples : verre dépoli, papier calque) Exercice 4 : On éclaire, par une source ponctuelle, un ballon de handball placé devant un écran. La droite qui passe par la source lumineuse et le centre du ballon est perpendiculaire au plan de l’écran. 1. Schématisez le dispositif en situant :
2. Que se passe-il si la source ponctuelle est remplacée par une source étendue ?
  Lorsque la source est ponctuelle on observe une ombre portée aux contours bien nets. Lorsque la source est étendue une zone ne reçoit qu’une partie des rayons se situe autour de l’ombre portée, c’est la zone de pénombre. Exercice 5: Un poteau vertical de 50 cm est planté non loin d’un arbre. En mesurant les ombres portées de l’arbre et du poteau sur le sol horizontal, on trouve respectivement : 8 m et 40 cm. 1. Faire un schéma en indiquant les rayons solaires. Quel est le principe physique utilisé ? 2. Quelle est la hauteur de l’arbre ?
 
A’H’ / AH = P’H’ / PH d’où AH = 8 x (0,5 : 0,4) = 10 m Exercice 6 : Célérité (Vitesse) de la lumière
300 000 x 3600 km En 1 jour (24 heures) 300 000 x 3600 x 24km En 1 an (365,25 jours en moyenne) 1 A.L = 300 000 x 3600 x 24 x 365,25 = 0, 946 728 x 1013 km
Exercice 7 : Au midi solaire, à Paris, on relève les jours des solstices et des équinoxes, sur une surface horizontale, les ombres d’un piquet vertical (« gnomon »). Comparez ces ombres en fonction des deux critères suivants : orientation et longueur (justifier) Les trois schémas ci-dessous montrent respectivement le mode opératoire, la variation du mouvement apparent du Soleil et le résultat obtenu.    Au solstice d’hiver le Soleil se lève au sud-est et se couche au sud-ouest. L’extrémité de l’ombre P’ qui est toujours à l’opposé du Soleil se déplace du nord-ouest au nord-est en passant par le nord à midi solaire (l’ombre est longue : L). Au solstice d’été le Soleil se lève au nord-est et se couche au nord-ouest. P’ (toujours à l’opposé du Soleil) se déplace donc du sud-ouest au sud-est en passant par le nord (mais l’ombre est beaucoup plus courte qu’au solstice d’hiver : l). A l’équinoxe la trajectoire du point P’ extrémité de l’ombre est l’exact intermédiaire entre celles de deux solstices, c’est une droite perpendiculaire au méridien (la direction nord-sud) située à égale distance des deux. P’ se déplace sur cette droite d’est en ouest, l’ombre à midi est exactement (L+l)/2.   Une fois ce qui précède compris je vous conseille de retenir les schémas ci-dessous, ils sont tout à fait acceptables, plus faciles à reproduire le jour d’un examen et c’est en fin de compte des schémas de ce type que vous utiliserez plus tard si vous enseignez l’astronomie au cycle 3. |
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