PROPAGATION RECTILIGNE DE LA LUMIERE
Les milieux
de propagation de la lumière.
·
Certains
milieux se laissent traverser facilement par la lumière, ils sont dits transparents.
Exemple : L’air, l’eau, du vide
NB : dans le vide, la vitesse de
propagation encore appelée la célérité est égal à :c= 3x108m/s.
·
D’autres
par contre arrêtent totalement la lumière, ils sont dits opaques.
Exemple : la terre, du bois, etc.
·
D’autres
encore empêche l’œil d’identifier l’objet lumineux : Ils sont dits translucides.
Exemple : le papier huileux, le verre dépoli, la
porcelaine.
La
propagation de la lumière.
On
montre expérimentalement que « dans
le vide et dans tous les milieux transparents et homogènes, la lumière se
propage en ligne droite ».
Application
de la propagation rectiligne de
la lumière.
La
visée
Lors
de la mesure des terrains, on utilise un théodolite (appareil de mesure des
topographes) pour une meilleure mesure.
L’ombre
et la pénombre.
Ø Cas d’une source
ponctuelle.
Les dimensions
A’B’ de l’ombre portée se déduisent de celles de l’objet AB par la
relation :
AB/d = A’B’/D. AB(m), A’B’ (m), d
distance source-objet (m), D distance source-écran (m).
Ø Cas d’une source
étendue
Ø L’éclipse du soleil et
de la lune.
On parle d’éclipse du soleil lorsque la terre
se retrouve dans le cône d’ombre de la lune, il y’a éclipse de la lune quand
celle-ci passe dans le cône d’ombre de la terre.
La chambre noire.
Elle donne d’un
objet AB, une image A’B’ réduite et renversée.
Les
dimensions A’B’ de l’image se déduisent de celles AB de l’objet par la
relation : AB/d = A’B’/D. Étant
la profondeur de la chambre.
Le diamètre apparent d’un objet.
Pour qu’on objet soit vu, il faut qu’il
envoie un faisceau de rayon vers la pupille de l’observateur.
L’angle θ
sous lequel l’objet AB est vu, est appelé diamètre apparent.
θ étant généralement faible, tanθ ≈θ≈h/d.
EXERCICES
EXERCICE
I :
Un disque
opaque de 10 cm de diamètre est placé entre une source de lumière ponctuelle et
un écran parallèle à ce disque, a 1 m de la source et de l’écran ;
calculer le diamètre de l’ombre portée sur l’écran.
EXERCICE
II :
Calculer la
hauteur d’un poteau télégraphique sachant que son ombre mesure 5 mètres au
moment où l’ombre d’une règle verticale de 1 mètre mesure 0,62 m.
EXERCICE
III :
Dans la
reproduction d’un objet dans une chambre noire, l’objet a 15 cm de
hauteur ; l’ouverture de la chambre noire est à 80 cm de l’objet et la
profondeur de cette chambre est de 20 cm ; calculer la hauteur de la
reproduction observée sur le verre dépoli.
EXERCICE
IV :
On veut obtenir d’un édifice une reproduction
par le dispositif de la chambre noire. L’édifice à 40m de hauteur, il est situé
à 80m de l’ouverture de la chambre. Quelle doit être la profondeur de celle-ci
pour que la reproduction ait 10cm de hauteur ?
EXERCICES
V :
Le centre d’un
disque de diamètre d = 2cm est placé à l = 0,5 m d’une source ponctuelle de
lumière S, un écran E est placé à L = 3m de la source.
1. Quelle
est la dimension de l’ombre portée sur l’écran ?
2. Calculer
l’angle α au sommet du cône d’ombre.
CORRIGES
EXERCICE
I :
AB/d = A’B’/D
=>A’B’=ABxD/d
Or D=2d donc
A’B’=2AB=2x10=20 cm
EXERCICE
II :
Règle :
A’1B’1=A1B1.D/d avec A’1B’1=0,62
m et A1B1=1 m
Poteau :
A’2B’2=A2B2.D/d avec A’2B’2=
5 m
En
faisant le rapport des deux relations, on tire A2B2= A1B1x
A’2B’2/ A’1B’1=1x5/0,62=8,02m
EXERCICE
III :.
AB/d = A’B’/D. => A’B’=AB.D/d=15x20/80=3,75 m.
EXERCICE
IV :
AB/d = A’B’/D. => D=A’B’xd /AB=0,1x80/40=0,2
m
EXERCICES
V :
1. AB/l = A’B’/L
=>A’B’=AB.L/l=0,02x3/0,5=12cm
2. 