Domaine 10
Optique
Rayons lumineux, miroirs et lentilles
L’optique s’intéresse à la lumière : comment elle se propage en ligne droite, se réfléchit sur les miroirs et est déviée quand elle passe dans le verre ou dans l’eau. Les lentilles et les miroirs utilisent ces règles pour former des images dans les appareils photo, les lunettes et les télescopes.
Pour qui ?
Les enfants qui aiment les énigmes avec des angles et des ombres, et tous ceux qui s’intéressent aux lunettes, aux appareils photo et aux arcs-en-ciel.
Ce que vous allez apprendre
- Comment la lumière se propage sous forme de rayons et produit des ombres
- Comment un miroir réfléchit la lumière : l’angle d’incidence est égal à l’angle de réflexion
- Pourquoi la lumière est déviée (réfraction) quand elle passe dans le verre ou dans l’eau
- Comment les lentilles font converger ou diverger la lumière et forment des images
Exemples d’expériences
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Dirigez un rayon lumineux vers un miroir et mesurez les angles avant et après sa réflexion.
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Envoyez un rayon dans un bloc de verre et observez comment sa direction change.
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Déplacez une lentille le long d’un banc d’optique et trouvez où l’image devient nette.
Ce que vous pouvez construire
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Un périscope à deux miroirs
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Un montage de loupe
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Une maquette d’appareil photo avec une lentille et un écran
Ces exemples montrent le type de travail propre à ce domaine. Les leçons publiées peuvent différer.
Ce que la simulation simplifie
- La lumière est surtout traitée sous forme de rayons (optique géométrique) ; les effets ondulatoires comme les interférences et la diffraction dépassent le cadre de ces leçons.
- Les lentilles et les miroirs ont des formes idéales ; les vraies lentilles ont des défauts et peuvent brouiller les couleurs.
Toute simulation simplifie la réalité. Comprendre ces simplifications fait partie de l’apprentissage de l’ingénierie.
Liens avec les matières scolaires
Physique (lumière), mathématiques (angles et géométrie), biologie (l’œil), arts plastiques et photographie
Liens avec les autres domaines
L’optique est liée aux circuits électriques (sources de lumière et capteurs), aux structures et matériaux (verre et transparence) et à la robotique (caméras et capteurs de lumière).
Bon à savoir
Votre œil possède lui aussi une lentille : elle fait converger la lumière au fond de l’œil, un peu comme l’objectif d’un appareil photo fait converger la lumière sur son capteur.