Fiche enseignant · 10–11 ans · environ 45–50 minutes
La lumière et les couleurs : miroirs, arcs-en-ciel et ciel bleu
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Objectifs
- La lumière se propage en ligne droite et se réfléchit avec des angles égaux.
- La lumière blanche est un mélange de couleurs qui peut être décomposé par réfraction (dispersion).
- La couleur d'un objet dépend de la lumière qu'il réfléchit et de celle qu'il absorbe.
- La diffusion explique le ciel bleu et les couchers de Soleil rouges.
Déroulement
| Durée | Activité |
|---|---|
| 5 min | Montrez un miroir et une feuille de papier : tous deux réfléchissent la lumière. Quelle est la différence ? |
| 10 min | Lisez le texte. |
| 15 min | Fabriquez un arc-en-ciel en groupes (par une journée ensoleillée, ou avec une lampe puissante). |
| 10 min | Jeu Détective de la lumière en classe entière. |
| 5 min | Quiz. |
Matériel pour l'expérience
- Un verre transparent rempli d'eau
- Une fenêtre ensoleillée (ou une lampe de poche puissante)
- Une feuille de papier blanc
- Facultatif : un vieux CD
Sécurité: Ne regarde jamais directement le Soleil. Garde l'eau loin des prises électriques.
Idées fausses fréquentes
| Les élèves peuvent penser… | En réalité… |
|---|---|
| La couleur est une peinture à l'intérieur de l'objet. | La couleur d'un objet est la lumière qu'il réfléchit ; sous une lumière rouge, une feuille « verte » paraît sombre. |
| Le ciel est bleu parce qu'il reflète la mer. | L'air diffuse surtout la lumière bleue ; le ciel est bleu au-dessus des déserts aussi. |
| Le blanc n'est pas une couleur de lumière. | La lumière blanche est un mélange de toutes les couleurs. |
Corrigé de la fiche
- Rayon incident et rayon réfléchi avec des angles égaux par rapport à la normale (la droite perpendiculaire au miroir).
- Rouge, orange, jaune, vert, bleu, (indigo,) violet.
- Elle réfléchit surtout la lumière jaune et absorbe la plupart des autres couleurs.
- Au coucher du Soleil, la lumière traverse beaucoup plus d'air : presque tout le bleu est diffusé, et il reste le rouge et l'orange.
Corrigé du quiz
- Un rayon arrive sur un miroir à 30° de la normale. Sous quel angle est-il réfléchi ? 30°. L'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence.[4]
- Pourquoi peut-on lire une feuille de papier sous n'importe quel angle ? Sa surface rugueuse diffuse la lumière dans toutes les directions. Les surfaces rugueuses donnent une réflexion diffuse.[4]
- Quelle couleur est la plus déviée par un prisme ? Le violet. Le violet est le plus dévié, le rouge le moins.[5]
- Une feuille d'arbre paraît verte parce qu'elle… réfléchit surtout la lumière verte et absorbe la plupart des autres couleurs. La couleur d'un objet, c'est la lumière qu'il réfléchit.[2]
- Pourquoi le ciel est-il bleu ? L'air diffuse la lumière bleue plus que la rouge. La lumière bleue, aux ondes plus courtes, est la plus diffusée.[1]
- Combien de temps la lumière du Soleil met-elle pour arriver sur Terre ? Environ 8 minutes. Elle parcourt environ 150 millions de km à environ 300 000 km/s.[7]
Pour aller plus loin
Regardez des objets colorés à travers un papier de bonbon rouge ou de la cellophane rouge. Quelles couleurs paraissent noires ? Pourquoi ?
Sources utilisées dans cette leçon
- [1] Why Is the Sky Blue? (NASA Space Place): fiabilité Élevée
- [2] Wave Behaviors (NASA Science (Tour of the Electromagnetic Spectrum)): fiabilité Élevée
- [3] College Physics 2e, 25.1 The Ray Aspect of Light (OpenStax, Rice University): fiabilité Élevée
- [4] College Physics 2e AP, 25.2 The Law of Reflection (OpenStax, Rice University): fiabilité Élevée
- [5] College Physics 2e, 25.5 Dispersion: The Rainbow and Prisms (OpenStax, Rice University): fiabilité Élevée
- [6] College Physics 2e, 24.3 The Electromagnetic Spectrum (OpenStax, Rice University): fiabilité Élevée
- [7] Origin of Light (NASA Scientific Visualization Studio): fiabilité Élevée
Liste complète avec liens et une note sur la fiabilité de chaque source: echoesof.science/school/fr/light/sources/
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