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.
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.
Les corps opaques et transparents
Les corps transparents laissent passer la lumière contrairement aux corps opaques.
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.
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.
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.
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.
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.
Un observateur placé dans le cône d'ombre ne voit pas la source de lumière, aucun rayon lumineux ne peut atteindre son œil.