Un théâtre d’ombres, un thaumatrope, une chambre noire sont des objets techniques qui utilisent les propriétés de la lumière.
1 - Propagation de la lumière
La lumière se propage en ligne droite à la vitesse de 300 000 km/s dans un milieu transparent et homogène.
Exemple : La chambre noire est un instrument d’optique permettant d’avoir une image plus petite et renversée d’un objet lumineux. C’est le principe de l’appareil photo ou de la vision.
2 - Décomposition et recomposition de la lumière blanche
La lumière blanche est constituée de la superposition d’une infinité de radiations colorées variant progressivement du rouge au violet. On peut le constater par exemple lors de sa décomposition en couleurs dans un arc-en-ciel, sur un CD, avec un prisme ou un réseau (feuille transparente constituée d’un très grand nombre de traits fins parallèles et équidistants).
On peut aussi recomposer la lumière blanche, par synthèse additive, à partir des trois couleurs dites couleurs primaires : rouge, vert et bleu et à l’aide d’un disque de Newton par exemple. C’est sur ce principe que fonctionne la télévision couleur.
3 - Lumière et ombres
A. Les différents types d’ombres
Lorsqu’un objet opaque est éclairé par une source, une partie de cet objet n’est pas éclairée.
C’est ce qu’on appelle l’ombre propre. Il existe derrière l’objet une zone d’ombre ; c’est la partie de l’espace non exposée à la lumière. Quand cette zone d’ombre touche une surface matérielle (mur, écran, sol...), on voit apparaitre sur celle-ci l’ombre portée de l’objet.
B. La forme de l’ombre
La forme de l’ombre portée dépend de la forme et de l’orientation de l’objet par rapport à la source de lumière.
C. La taille de l’ombre portée
La taille de l’ombre portée dépend des distances entre la source, l’objet opaque et l’écran.
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1. Remplacez les chiffres 1, 2, 3 et 4 par les annotations correspondantes.
2. Proposez un dispositif pour avoir une ombre portée plus petite.