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|Objectives=- Comprendre le lien entre la lumière et ce que l'on perçoit | |Objectives=- Comprendre le lien entre la lumière et ce que l'on perçoit | ||
Version du 22 avril 2020 à 16:29
La paille semble être tordue quant elle est dans l'eau et l'huile...bizarre.
Difficulté
Facile
Durée
10 minute(s)
Disciplines scientifiques
Optique, Physique
Étape 1 - Mobiliser le matériel
Il nous faut:
- De l'eau
- De l'huile
- Un bocal transparent et avec une forme unie (pas ovale, ou avec des angles)
- Une paille ou un pic à brochette
Étape 2 - Préparer l'expérience
Dans le recipient, mettre l'eau puis l'huile (en quantité équivalente). Attendre que l'eau et l'huile se décomposent bien en deux couches différentes.
Étape 3 - Faire l'expérience
Placer le pic à brochette dans le bac et regarder en se mettant à la même hauteur que le bac.
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
On a l'impression que le pic est cassé en trois parties différentes : les "cassures" se situent au niveau des changements de milieu :entre l'air et l'huile et entre l'huile et l'eau.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
La forme du récipient aura un impact sur la perception de l'objet.
Le récipient peut être rond, mais si il est plus large en bas qu'en haut, ou qu'il a des reliefs supplémentaire, on ne pourra pas observer correctement
l'expérience.
Explications
La paille n'est évidemment pas cassée! Mais on le perçoit ainsi.
Ce phénomène s'appelle la réfraction : la lumière prend le chemin le plus rapide pour aller d'un point à un autre, et la vitesse de la lumière est différente selon les milieux traversés.
Si l'on considère un rayon lumineux se propageant en ligne droite, lorsque celui-ci rencontre l'eau, il va alors voir sa trajectoire modifiée.
On parlera alors de déviation des rayons lumineux.
Chaque milieu est caractérisé par son indice de réfraction. L'indice de réfraction de l'eau étant différent de celui de l'air, ou de l'huile, l'image renvoyée est différente.
Il s'agit en réalité du rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide sur celui de sa vitesse dans le milieux concerné.
Plus d'explications
La vitesse de la lumière dans le vide est de 300 000km/s. Chaque milieu possède son propre indice de réfraction : on le calcule ainsi : c'est le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide et la vitesse de la lumière dans le milieu. L'indice de réfraction du vide est donc de 1. L'indice de réfraction de l'eau est de 1,33 et celui de l'huile est de : 1,48.
Les indices de réfraction de l'eau et de l'huile étant très proches, la "cassure" sur le pic est beaucoup moins nette entre ces deux milieux.
Si le rayon incident est perpendiculaire à la "ligne" entre les deux milieux, l'angle de refracion est nul (sur l'expérience, le pic n'aurait pas l'illusion d'être cassé)
Applications : dans la vie de tous les jours
Un poisson que l'on voit dans la mer semble toujours plus gros que la réalité.
Dans un aquarium, si on regarde depuis le dessus et depuis le coté, on a l'impression que les poissons ne sont pas au même endroit, alors qu'ils n'ont pas bougé!
Pour les ondes sonores, un phénomène équivalent se produit : selon le milieu traversé, les ondes ne se déplacent en lignes droites : par exemple dans la mer, selon la salinité (teneur en sel) et la température de l'eau, les ondes sont déviées : les sonars doivent prendre en compte ce phénomène pour pouvoir détecter le fond et les objets qui les entourent au bon endroit.
D'une autre manière, lorsque le goudron est chaud en été, l'air proche du sol étant très chaud, on voit que le paysage est quelque peu flouté. C'est aussi du à des déviations de la lumière, le milieu étant changeant.
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Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Comprendre le lien entre la lumière et ce que l'on perçoit
- Comprendre l'importance du milieux traversés dans la propagation d'une onde
Pistes pour animer l'expérience
Il est possible de :
- Tester avec d'autres produits ou recipients
- ???
Sources et ressources
https://fr.wikipedia.org/wiki/Lumi%C3%A8re#Propagation_et_perception
Dernière modification 27/04/2020 par user:VincAuRA.
Draft