Lumière — Propagation et couleurs

Repérer une erreur et la corriger

La copie du document 1 contient quatre erreurs. Pour chacune, indique la ligne, explique ce qui est faux et écris ce qu’il fallait dire.

Réponse rédigée. Ce que le correcteur attend, critère par critère :

1. 1.Ligne 1 — la Lune rangée parmi les sources primaires.

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   Fausse comparaison : la Lune ne fabrique rien, elle est seulement éclairée par le Soleil ; c’est une source secondaire.

   Elle est visible pour une raison opposée à celle du Soleil : il produit sa lumière, elle ne fait que la renvoyer.

2. 2.Ligne 2 — le contour de l’ombre sous le tube lumineux.

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   Un tube allumé sur toute sa longueur est une source étendue : il donne une pénombre autour de l’ombre, et le contour est flou.

   Seule une source ponctuelle donne une ombre nette ; avec une source étendue, une zone n’est éclairée que par une partie du tube.

3. 3.Ligne 3 — le Soleil placé du mauvais côté.

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   Il faut avoir le Soleil dans le dos : l’arc-en-ciel apparaît toujours du côté opposé au Soleil par rapport à l’observateur.

   Le Soleil éclaire le rideau de pluie, dont les gouttes décomposent sa lumière comme un prisme ; l’observateur regarde la pluie, pas le Soleil.

4. 4.Lignes 4 et 5 — un filtre qui ajouterait une couleur.

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   Le filtre vert ne fabrique pas de vert : il retire de la lumière blanche toutes les couleurs sauf le vert.

   La lumière qui sort paraît verte parce que le reste a été retiré, non parce que du vert a été ajouté.

Critiquer une expérience et transférer

Nina réalise l’expérience du document 2 dans sa chambre éclairée. Réponds aux questions en justifiant chaque fois.

1. 1.Dans quel montage Nina voit-elle la flamme ? Justifie avec une propriété de la lumière.

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   Dans le montage A seulement : les trois trous sont alignés avec la flamme et l’œil, et la lumière, qui va en ligne droite, passe par les trois. Dans le montage B, le carton 2 arrête cette droite.

   La lumière ne contourne pas le carton 2 : sans droite libre entre la flamme et l’œil, rien n’arrive à l’œil.

2. 2.Nina conclut : « La lumière va toujours tout droit, quel que soit le milieu. » Que peut-on reprocher à cette conclusion ?

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   Elle généralise : l’expérience n’a testé que l’air de la chambre. Le cours n’affirme la propagation rectiligne que dans un milieu homogène et transparent.

   Une expérience ne prouve que ce qu’elle a testé ; « partout et toujours » efface les conditions qui accompagnent la propriété.

3. 3.Nina remplace la bougie par une balle blanche, éclairée par le plafonnier. Dans le montage A, voit-elle la balle ? Décris le trajet complet de la lumière.

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   Oui : la lumière va du plafonnier à la balle, puis la balle, source secondaire, la renvoie à travers les trois trous jusqu’à l’œil.

   Le trajet commence à la source primaire, le plafonnier ; la balle ne fait que renvoyer ce qu’elle reçoit.

4. 4.Nina éteint le plafonnier : la chambre est dans le noir complet. Voit-elle encore la balle ? Et une bougie allumée, remise à sa place ?

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   La balle, non : elle ne reçoit plus de lumière, elle n’a rien à renvoyer. La bougie, oui : source primaire, elle produit la lumière qui traverse les trous.

   C’est la différence entre les deux sortes de sources : l’une a besoin d’être éclairée pour être vue, l’autre non.

Construire et argumenter

Un tube lumineux AB, allumé sur toute sa longueur, éclaire un carton opaque placé devant un écran. Construis sur la figure ce qu’il faut, puis réponds.

1. 1.Depuis chacune des extrémités A et B du tube, construis les droites qui rasent les bords du carton.

   1.5 pt
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   A → haut du carton et B → bas du carton délimitent l’ombre ; B → haut du carton et A → bas du carton, qui se croisent, délimitent la pénombre.

   Chaque extrémité a ses rayons limites. 0,5 point par paire juste, 0,5 point pour le soin.

2. 2.Quelle hauteur, en carreaux, occupe sur l’écran la zone que la lampe n’atteint pas du tout ? Et chacune des zones atteintes en partie ?

   1.5 pt
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   8 carreaux pour la zone non atteinte ; 4 carreaux pour chacune des deux autres.

   L’ombre va de 4 carreaux au-dessus à 4 au-dessous de l’axe ; chaque pénombre va de 4 à 8 carreaux de l’axe. 0,5 point pour l’ombre, 1 point pour les pénombres.

3. 3.Les ombres que l’on observe chaque jour ont un contour flou. Explique pourquoi, en t’appuyant sur ce que tu viens de tracer.

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   Les lampes du quotidien sont étendues : entre l’ombre et la zone éclairée, on voit une part de plus en plus grande de la source, d’où un passage progressif du sombre au clair.

   La pénombre est une transition : en s’éloignant de l’ombre, la partie visible du tube augmente.

4. 4.On masque le tube pour n’en laisser qu’un très petit point lumineux au milieu. Que deviennent les pénombres ? Justifie avec la construction.

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   Elles disparaissent : A et B se confondent, les rayons croisés rejoignent ceux de l’ombre, qui devient nette.

   Une source réduite à un point est ponctuelle : un seul rayon limite par bord du carton.

Construire une argumentation

Rédige un développement construit d’une quinzaine de lignes qui répond à la question : « La couleur d’un objet lui appartient-elle ? » Fais une introduction, deux paragraphes appuyés sur des exemples, et une conclusion.

Réponse rédigée. Ce que le correcteur attend, critère par critère :

1. 1.Introduction : question, exemple, plan.

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   Un même objet vu de deux couleurs (une écharpe rouge au soleil, noire sous une lumière bleue), la question posée, le plan annoncé.

   Elle pose le problème et annonce le plan suivi.

2. 2.Premier paragraphe : absorber et renvoyer.

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   L’objet absorbe certaines lumières colorées et renvoie les autres ; on voit celles qui sont renvoyées.

   Sans mécanisme, un exemple n’est qu’un constat.

3. 3.Second paragraphe : deux éclairages, deux listes.

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   Sous la lumière bleue, l’écharpe absorbe le bleu et ne reçoit aucun rouge : rien ne repart, elle paraît noire.

   Croiser les deux listes, pas seulement conclure.

4. 4.Le blanc et le noir comme arguments.

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   Le blanc renvoie tout et prend la couleur de l’éclairage ; le noir absorbe tout et reste noir partout.

   La couleur vue dépend de la surface et de la lumière.

5. 5.Conclusion nuancée, vocabulaire, connecteurs.

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   Ce qui appartient à l’objet, c’est ce qu’il sait renvoyer ; la couleur vue naît de sa rencontre avec la lumière.

   Elle distingue la surface et la couleur vue.