Applications de la propagation
rectiligne de la lumière

1) Définition

La chambre noire est une boîte opaque dont une face est translucide (papier calque) qui joue le rôle d’un écran et dont la face opposée est percée d’un petit trou appelé sténopé.

2) Image d’un objet par une chambre noire

a/ Activité expérimentale

On place devant l’ouverture de la chambre noire un objet lumineux (une bougie allumée par exemple).

b/ Observation

La chambre noire donne une image renversée de l’objet.

c/ Interprétation

Les rayons lumineux issus de l’objet, pénètrent dans la chambre noire puis arrivent sur l’écran translucide, en suite ils produisent une image peu lumineuse et inversée de l’objet.

d/ Conclusion

La chambre noire est un instrument qui permet d’obtenir une image renversée d’un objet. Les caractéristiques de cette image (taille, netteté, luminosité) sont influencées par les facteurs suivants :

• La distance entre l’objet et le sténopé : lorsque cette distance augmente l’image diminue.
• La distance entre l’écran et le sténopé : lorsque cette distance augmente l’image diminue.
• La taille de l’ouverture : lorsque la taille de l’ouverture augmente, la luminosité de l’image augmente, mais sa netteté diminue.

1) Cas d’une source lumineuse ponctuelle

a/ Activité expérimentale

On éclaire un corps sphérique opaque à l’aide d’une source lumineuse ponctuelle (source très petite). Après, on place un écran derrière le corps sphérique.

b/ Observation

• Sur le corps éclairé, on distingue une région éclairée située face à la source lumineuse et une région qui ne reçoit pas de lumière, appelée ombre propre.
• Sur l’écran, on distingue deux régions : une région qui reçoit de la lumière appelée zone éclairée, et une région qui ne reçoit pas de lumière appelée ombre portée.
• L’espace entre l’objet et l’écran qui ne reçoit pas de lumière est appelé cône d’ombre.

2) Cas d’une source lumineuse étendue

a/ Activité expérimentale

Reprenons la même expérience précédente, mais avec une source étendue (non ponctuelle).

b/ Observation

• Sur l’écran, on distingue trois régions : une région éclairée, une région d’ombre complète appelée ombre portée, et une région intermédiaire appelée pénombre portée.
• Derrière le corps sphérique, on obtient une région centrale très sombre appelée zone d’ombre. Elle est entourée d’une autre région représentant la zone de pénombre.

La formation des zones d’ombre permet d’expliquer des phénomènes tels que les éclipses lunaires et solaires.

1) Eclipse de lune

L’éclipse de lune se produit lorsque la terre s’interpose entre le soleil et la lune.

2) Eclipse de soleil

L’éclipse de soleil se produit lorsque la lune s’interpose entre le soleil et la terre.

La propagation rectiligne de la lumière explique la formation des images dans une chambre noire, des ombres et des éclipses.