4° > Chap S3 : La lumière, une onde qui se propage.

Sur une nouvelle feuille, créez un chapitre S3 intitulé « La lumière, une onde qui se propage.  » puis faire l’activité 1.

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Activité à faire avant le cours

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Activité 1  : Les sources de lumière

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1° Recopier les définitions suivantes dans votre cours :

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« Les sources rayonnantes émettent leur propre lumière »

« Les sources diffusantes renvoient la lumière dans toutes les directions. »

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2° Quel est le trajet correct pour la lumière ?

L’attribut alt de cette image est vide, son nom de fichier est Trajet-correct-pour-la-lumière-1024x505.png.

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3° Classez les exemples proposés ci-dessous en précisant si les sources sont rayonnantes ou diffusantes :

Le soleil ; La Lune ; Un livre ; L’écran de l’ordinateur ; Le mur de la classe.

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4° Et le noir ! Qu’est-ce que c’est ?

Lorsque nous observons le ciel de nuit, certains endroits nous apparaissent noir. Ils correspondent à des endroits où il n’y a pas d’étoile. Le noir correspond donc à une absence de lumière.

Qu’en est-il pour un objet qui apparait noir ?

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Que devient la lumière qui a été émise par la lampe ?
Indication : Si vous laisser le livre suffisamment longtemps sous la lumière, vous pouvez remarquer en le touchant qu’il s’est réchauffé.

Complétez la phrase en utilisant le vocabulaire proposé :

« La lumière est ……………. par les objets noirs. Ceux-ci ne ………………………..plus de lumière : Ils …………………. donc ……. »

Vocabulaire proposé : apparaissent – absorbée – renvoient – noirs

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Autres activités qui seront faites durant le cours

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Activité 2  : La lumière nous parvient-elle instantanément ?

Galilée a tenté de mesurer la vitesse de la lumière mais il a compris qu’elle était trop grande pour être mesurée à son époque sur une petite distance. Voici un schéma qui résume son expérience :

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On sait maintenant qu’il lui aurait fallu qu’il puisse disposer d’un chronomètre très précis puisque le temps nécessaire à la lumière pour parcourir 1800 m est de 6 × 10-6 s soit 6 µs (ou 0,000006 s)

Questions :

1° S’il avait eu un chronomètre avec une telle précision, quelle valeur aurait-il obtenu pour la vitesse de propagation de la lumière dans l’air ?

Indication : Reportez-vous au chapitre sur la vitesse si vous ne savez plus comment faire. Répondez en respectant la structure de réponse suivante :

  • a) formule
  • b) application numérique (conversion ?)
  • c) Phrase réponse de conclusion.

 

2° On notera dans le cours :

La vitesse de la lumière dans le vide vaut c = 3,00 × 108 m/s (ou 300 000 000 m/s)

3° La valeur c = 3,00 × 108 m/s est une valeur arrondie. Est-ce la même valeur que dans l’air, trouvée au 1° ?

Remarque : il y a une légère différence entre les 2 valeurs mais celle-ci n’est pas visible si on n’écrit pas les 2 vitesses avec toute la précision nécessaire.

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Activité 3  : Combien de temps mets la lumière du Soleil pour parvenir sur Terre ?

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Donnée : On pourra utiliser la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide : c = 3,00 × 108 m/s (ou 300 000 000 m/s)

La distance entre la Terre et le Soleil est de 150 millions de km.

1° Choisir les grandeurs correspondantes parmi celles proposées recopier vos choix dans votre cours :

  • 150 000 km
  • 150 000 000 km
  • 150 000 000 m
  • 150 000 000 000 m
  • 1,5 × 105 km
  • 1,5 × 108 km
  • 1,5 × 1011 m
  • 1,5 × 1014 m

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2° Utiliser cette valeur (sous la forme que vous voulez) ainsi que la valeur de la vitesse de la lumière (voir ci-dessus) pour calculer la durée du trajet de la lumière du Soleil pour parvenir jusqu’à la Terre.

Répondez en respectant la structure de réponse suivante :

  • a) formule
  • b) application numérique (conversion ?)
  • c) Phrase réponse de conclusion
  • d) Convertissez ce résultat en min et seconde.

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Activité 5  : L’année-lumière

Répondez au quiz qui vous est proposé

Pour accéder au module « S’ENTRAÎNER : L’année-lumière (1)« , cliquez sur le lien https://edu.tactileo.fr/GO et utiliser le code ci-dessous

Pour tous les groupe-classe, utiliser le code L7C7

Répondez au quiz qui vous est proposé et noter votre cours…

1° Une année lumière est-elle une unité de distance ou de temps ?

2° Recopier le calcul qui vous permet de recalculer la valeur d’une année-lumière.

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Activité 6  : La lumière qui provient de l’étoile la plus proche (après le Soleil)

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Voici un extrait d’un journal scientifique d’astronomie :

« L’étoile la plus proche de la Terre après notre Soleil qui peut être considéré comme notre voisin, s’appelle « Proxima du Centaure ». Elle est située à 4,3 années-lumière de la Terre. Cette distance peut paraître immense quand on sait que la valeur d’une année-lumière est de 9,5 × 10 15 m, pourtant nous ne nous sommes pas beaucoup avancés dans l’univers car nous n’en sommes qu’à la première étoile rencontrée. »

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1° Combien de temps met la lumière pour faire ce trajet ?

2° Connaissant la valeur d’une année lumière, calculez cette distance en m.

Répondez en respectant la structure de réponse suivante :

  • a) formule
  • b) application numérique (conversion ?)
  • c) Phrase réponse de conclusion.

3° Calculez le rapport de grandeur entre cette distance et la distance qui nous sépare du Soleil

4° Pourquoi peut-on affirmer dans l’extrait du magazine scientifique ci-dessus, que le Soleil peut être considéré comme « notre voisin » ?

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Activité 7  : La lumière se propage dans les milieux transparents

La lumière se propage aussi dans l’eau

Quelques valeurs de la vitesse de la lumière sont regroupées dans le tableau suivant :

Questions :

1° Comment appelle-t-on la vitesse d’une onde lumineuse ?

2° La célérité de la lumière est-elle la même dans l’eau que dans l’air ?

3° D’après ce tableau, dans quel milieu la lumière se propage-t-elle le plus vite ?

Pour info :

D’après la théorie de la relativité d’Einstein, la célérité (ou vitesse) de la lumière dans le vide est une vitesse maximale qui ne peut pas être dépassée.

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Bilan

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Cliquez sur le lien suivant pour accéder à la CARTE MENTALE de ce chapitre