Chapitre 12 : VISIBILITE D’UN OBJET

I. CONDITIONS DE VISIBILITE D’UN OBJET :

1. Les 3 conditions de visibilité

A quelle condition Arthur peut-il lire son journal ? Arthur ne peut lire son journal que si le lampadaire est allumé. Ceci devient impossible en l’absence de toute lumière.

Un objet n’est visible que s’il est éclairé.

Si le lampadaire est allumé, pourquoi Arthur et Brigitte peuvent-ils lire le journal ?

La lumière reçue par le journal est renvoyée dans la direction d’Arthur et dans celle de Brigitte.

Un objet est visible s’il diffuse de la lumière.

Pourquoi Arthur ne voit-il pas le lampadaire ni le pot de fleurs posé sur la table ?

Arthur ne voit ni le lampadaire ni le pot de fleurs car la lumière provenant de ces deux objets ne pénètre pas dans ses yeux.

Un objet, lumineux ou éclairé, est visible si la lumière qu’il envoie pénètre dans l’œil de l’observateur.

Quelle est la différence fondamentale entre un objet lumineux et un objet éclairé ?

Un objet lumineux émet de la lumière (Soleil, étoiles, lampes, bougies, laser… ) alors qu’un objet éclairé renvoie la lumière (Planètes, tous les objets visibles…)

2) QUELLE EST L’ANATOMIE « PHYSICIENNE » DE L’ŒIL ?

Lorsque la lumière pénètre dans l’œil d’Arthur que traverse-t-elle ? Que rencontre-t-elle ?

Lorsque la lumière pénètre dans l’œil d’Arthur, elle traverse tout d’abord l’ensemble pupille-iris puis le cristallin et elle rencontre enfin la rétine.

Pour le physicien, l’œil est constitué de trois parties principales :

• L’ensemble pupille-iris qui joue le rôle de diaphragme (ouverture circulaire de diamètre variable) ;
• Le cristallin qui joue le rôle de lentille ;
• La rétine qui joue le rôle d’écran.

II. PROPAGATION DE LA LUMIERE :

1.PEUT-ON VOIR LA LUMIERE ?

1. Un laser envoie un faisceau lumineux sur un écran. Qu’observe-t-on ?

Seule une tâche rouge est visible : elle correspond à la partie de l’écran qui, éclairée, diffuse la lumière reçue.

2. On introduit de la poussière de craie dans l’espace séparant la source de l’écran. Le faisceau devient visible. Conclure.

On ne voit pas la lumière, mais seulement des « objets » à condition que ces derniers envoient de la lumière dans l’œil de l’observateur.

2. COMMENT LA LUMIERE SE PROPAGE-T-ELLE ?

Quel est le chemin suivi par la lumière entre le lampadaire et le journal puis entre le journal et l’œil d’Arthur ?

Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite.

3. les mirages

Par temps chaud, l’air au niveau du sol est plus chaud qu’en altitude. Les rayons tournent leur courbure vers les zones d’indice croissant, cad vers le haut. Les zones d’eau que nous pouvons voir sur une route goudronnée ou dans le désert ne sont que le « reflet » du ciel.

Comme T₁ >T₂ >T₃ alors n₁ >n₂ >n₃ Comme T₁ < T₂ < T₃ alors n₁ < n₂ < n₃

Comme nous avons l’habitude d’observer des objets dans l’air et à courte distance, notre cerveau situe toujours l’objet dans le prolongement rectiligne du rayon reçu par l’œil.

Le cerveau est conditionné par la propagation rectiligne de la lumière et localise un objet dans la direction du rayon qui arrive dans l’œil.

4. Observation d’un poisson dans un aquarium.

n(eau) > n(air) donc i₂ > i₁.

L’observateur voit le poisson plus haut qu’il

ne l’est en réalité.

Le modèle du rayon lumineux :

Un rayon lumineux est la représentation géométrique du trajet suivi par la lumière pour aller d’un point à un autre. Il est représenté par une droite orientée dans le sens de propagation de la lumière.

Un faisceau de lumière, issue d’une lampe, est constitué par un ensemble de rayons lumineux. On représente seulement les deux rayons qui limitent le faisceau.

Expérience : laser + fente : Si on veut isoler un rayon lumineux à partir d’un pinceau de lumière, on place une ouverture de très faible diamètre, la lumière sortant diverge : c’est le phénomène de diffraction. (vidéo, la partie théorique n’est pas au programme de 1^ière S)

On ne peut pas isoler un rayon lumineux. Un rayon lumineux n’a pas de réalité physique : ce n’est que la modélisation du trajet suivi par la lumière.

III. LE MIROIR PLAN ET LE PHENOMENE DE REFLEXION :

Le phénomène de réflexion :

Expérience : tableau magnétique avec miroir

Lorsqu’un miroir, constitué d’une vitre ou d’une surface métallique polie, reçoit un faisceau de lumière, celui-ci est dévié dans une direction particulière : c’est le phénomène de réflexion.

Les lois de la réflexion :

• 1° loi de Descartes : Le rayon réfléchi est dans le plan d’incidence.
• 2° loi de Descartes : l’angle de réflexion est égal à l’angle d’incidence : i = i’

Image d’un objet dans un miroir plan :

Expérience : deux bougies devant une vitre (qui joue le rôle de miroir)

L’expérience met en évidence le fait que l’objet et son image sont symétriques par rapport à la vitre.

Un miroir plan donne d’un point objet S, un point image virtuel S’, symétrique du point S par rapport au plan du miroir.

Construction pratique de l’image :(vidéo)

L'image A' de A est le symétrique orthogonal de A par rapport au miroir.	L'image A'B' a les même dimensions que l'objet AB (A'B'=

L’objet A diffuse de la lumière dans toutes les directions de l’espace. L’observateur ne peut voir A dans le miroir que si un rayon lumineux issu de A arrive dans son œil après réflexion dans le miroir.

Ce rayon semble provenir de A’ symétrique de A car le cerveau de l’observateur interprète le rayon lumineux comme venant en ligne droite du point A’. Ce point est indépendant de la position de A.

Le champ de vision dans un miroir est la région de l’espace contenant les points objets dont les points images conjugués sont visibles pour un observateur donné.