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  4. Cours : La visibilité des objets et la formation des ombres

La visibilité des objets et la formation des ombres Cours

Sommaire

ILa visibilité des objetsALes corps opaques et transparentsBLes conditions de visibilité des objetsIILa formation des ombresALa zone éclairée et la zone d'ombreBL'ombre propre, l'ombre portée et le cône d'ombre

Pour qu'un objet soit visible, il faut que plusieurs conditions soient réunies. La position de l'objet par rapport à la source de lumière définit plusieurs types d'ombres.

I

La visibilité des objets

Pour qu'un objet, transparent ou opaque, soit visible, il faut qu'il soit éclairé et qu'une partie de la lumière qu'il diffuse arrive jusqu'aux yeux d'un observateur.

A

Les corps opaques et transparents

Les corps transparents laissent passer la lumière contrairement aux corps opaques.

Corps transparent

Un corps transparent est un corps qui laisse passer la lumière.

Le verre est un matériau transparent, car il laisse passer la lumière.

Corps transparent
Corps transparent

Corps opaque

Un corps opaque est un corps qui ne laisse pas passer la lumière.

Le carton est un matériau opaque, car la lumière ne peut pas passer à travers.

Corps opaque
Corps opaque
B

Les conditions de visibilité des objets

Un objet est visible s'il est éclairé et qu'une partie de la lumière qu'il diffuse arrive jusqu'aux yeux d'un observateur.

Pour qu'un objet soit visible, trois conditions doivent être réunies :

  • L'objet doit être éclairé par une source de lumière.
  • L'objet doit diffuser une partie de la lumière reçue.
  • Une partie de la lumière diffusée par l'objet doit arriver jusqu'à nos yeux.

Pour l'observateur, la pomme est visible car :

  • Elle est éclairée par une lampe.
  • Elle diffuse la lumière.
  • Une partie de la lumière qu'elle diffuse est captée par son œil.
Conditions de visibilité

Conditions de visibilité

II

La formation des ombres

Sur un objet, la zone éclairée est située face à la source de lumière, et l'ombre propre située du côté opposé à la source de lumière. Sur un écran, l'ombre portée est la partie qui ne reçoit pas de lumière, elle est dans le cône d'ombre.

A

La zone éclairée et la zone d'ombre

Lorsque la lumière émise par une source ponctuelle rencontre un corps opaque, on peut distinguer une zone éclairée et une zone d'ombre.

Source ponctuelle

Une source est ponctuelle si elle est assez petite ou éloignée pour considérer que la lumière qui nous parvient ne part que d'un point précis.

Une lampe de poche éclairant un objet éloigné est considérée comme une source ponctuelle.

Source étendue

Une source est étendue si la lumière qui nous parvient provient de plusieurs points de sa surface.

Le Soleil est considéré comme une source étendue : la lumière qui nous parvient provient de plusieurs points de sa surface.

Zone éclairée

La zone éclairée est la zone de l'objet éclairée par la source ponctuelle.

Le côté d'un objet qui fait face à une source lumineuse est dans la zone éclairée.

Zone éclairée
Zone éclairée

Zone d'ombre

Une zone d'ombre est une zone depuis laquelle l'observateur ne voit pas la source de lumière.

En cachant la source lumineuse, un corps opaque crée une zone d'ombre derrière lui.

Zone d'ombre
Zone d'ombre

Un observateur qui se trouve dans la zone éclairée voit la source, parce qu'il reçoit la lumière qu'elle émet et celle-ci, alors qu'un observateur situé dans la zone d'ombre ne voit pas la source car il ne reçoit pas de lumière.

Lors d'une éclipse de Soleil, les observateurs qui sont dans le cône d'ombre de la Lune ne la voient pas.

Éclipse de Soleil

Éclipse de Soleil

B

L'ombre propre, l'ombre portée et le cône d'ombre

La partie d'un objet éclairé qui ne reçoit pas de lumière est l'ombre propre. Le cône d'ombre derrière un objet éclairé délimite son ombre portée sur un écran.

Ombre propre

L'ombre propre est la zone de l'objet qui ne reçoit pas de lumière.

L'ombre propre est la zone de l'objet qui n'est pas éclairée.

Ombre propre
Ombre propre

Ombre portée

L'ombre portée est la partie d'un écran qui n'est pas éclairée, car un objet opaque empêche la lumière de l'atteindre.

L'ombre portée est la zone de l'écran qui n'est pas éclairée.

Ombre portée
Ombre portée

Cône d'ombre

Le cône d'ombre est la zone de l'espace, derrière un objet opaque, qui n'est pas éclairée.

Cône d'ombre
Cône d'ombre

Un observateur placé dans le cône d'ombre ne voit pas la source de lumière, aucun rayon lumineux ne peut atteindre son œil.

Voir aussi
  • Quiz : La visibilité des objets et la formation des ombres
  • Exercice : Distinguer les corps opaques et transparents
  • Exercice : Connaître les conditions de visibilité des objets
  • Exercice : Déterminer si un objet est visible par un observateur donné
  • Exercice : Étudier les possibilités de la vision d'un objet selon l'emplacement d'un observateur
  • Exercice : Différencier source ponctuelle et source étendue
  • Exercice : Identifier les zones éclairées
  • Exercice : Identifier les zones d'ombre
  • Exercice : Différencier ombre propre, ombre portée et cône d'ombre
  • Exercice : Dessiner une ombre portée
  • Exercice : Dessiner un cône d'ombre
  • Exercice : Tracer la propagation de la lumière
  • Problème : Analyser une situation de contre-jour
  • Problème : Étudier une éclipse de soleil
  • Problème : Étudier l'éclairement d'un objet par deux sources ponctuelles
  • Problème : Expliquer les mirages

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