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Ombres et lumière

La lumière voyage en ligne droite de sa source. Lorsqu’elle arrive à un objet opaque ou solide, la lumière ne peut pas y pénétrer. Ceci laisse une zone de noirceur de l’autre côté : une ombre.

Si l’objet est transparent, la lumière peut le traverser. Si l’objet est brillant, la lumière se fait refléter de sa surface dans une autre direction.

Dans cette exploration, les étudiants observeront une démonstration qui pose des questions. Ils seront donnés du matériel qui peut répondre à ces questions ou en générer d’autres. 

Objectives

  • Expliquer les propriétés de la lumière.

  • Expliquer comment les interactions de la lumière avec de différents objets créent des images et des ombres.

  • Prédire, démontrer et expliquer le trajet droit de la lumière à travers l’air et les autres objets.

Materials

  • Par groupe ou paire :
    diviseurs (boîte de carton tapissée de papier blanc)
    barre d’alimentation électrique
    corde d’extension (pour relier du mur au bureau)
    corde d’extension de 6 pieds (à noter : Il se peut que vous ayez besoin de plus de barres d’alimentation et de cordes d’extensions, selon l’emplacement des prises de courant.)
    1 à 3 veilleuses
    1 à 3 petites lampes de poche
    adaptateur triple
    2 à 4 objets pour créer des ombres (blocs de bois, carton, etc)
    2 transparents
    crayon/stylo
    papier
    ruban adhésif

Key Questions

  • Qu'est-ce qui s'est passé lorsqu’on a ajouté des sources de lumière?
  • Qu'est-ce qui s'est passé lorsqu’on a ajouté plus d’objets créant des ombres?
  • Que s’est-il passé lorsqu’on a déplacé l’objet plus près de la source de lumière?

What To Do

Préparation :

  1. Créer des diviseurs pour limiter la lumière ambiante en plaçant des boîtes de carton sur leur côté.
  2. Tapisser l’intérieur des boîtes de carton avec du papier blanc.

Partie 1 : Démonstration

  1. Si possible, fermer les rideaux pour limiter la lumière externe. Allumer une source de lumière (lampe de poche) seulement (éteignez les lumières du plafond).
  2. Projeter une ombre sur un mur, tableau blanc ou un écran de projection en plaçant un objet entre la source de lumière et la surface de projection.
  3. Poser la tâche d’identifier les variables de cette configuration (la source de lumière, l’objet), et discuter des matériels disponibles aux élèves.
  4. Laissez les élèves penser à un changement simple qui pourrait changer ce qu’ils voient.
  • Que pourraient-ils changer ou ajouter (c.-à-d. des variables)?
  • Demandez-leur d’écrire leur enquête sous forme de question simple (ou commencer avec la question identifiée dans la première partie ci-dessous).

Conseil pour les profs :  Génerer des idées ensemble en classe et laisser les étudiants choisir le sujet qui les intéresse le plus. Donner des exemples de questions simples : « Comment _______ changerait si je change ______? »

Partie 2 : Exploration

  1. Arranger les étudiants en groupes de 2 ou 3 et les faire placer un diviseur sur un bureau.
  2. Les inviter à configurer leurs matériaux comme dans la démonstration.
  3. Donner amplement de temps aux élèves pour explorer le comportement de la lumière. Encouragez-les à changer une variable à la fois (ex. nombre de lumières, nombre d’objets, la distance entre les objets et la lumière, etc.).
  4. Leur demander à documenter leur apprentissage:

Astuce : Pour les plus jeunes, ils peuvent dessiner une image de ce qu’ils voient, et annoter la source de lumière, l’objet et les ombres. Pour les plus âgés, leur dire d’écrire ou dessiner les preuves qui répondent à leurs questions, et d’autres questions qui ont trouvé grâce à leur expérience.

Partie 3 : Démonstration (pour les plus âgés)

  1. Dessinez un carré ou un cercle petit mais aux bordures épaisses sur le transparent. Mettez-la entre la lumière et le diviseur.
  • Comment peut-on changer la taille de l’ombre?
  • Qu’est-ce qui se passerait à l’ombre si on allumait plus qu’une source de lumière?

Extensions

  • Qu'est-ce qu'il pourrait se passer si on utilisait des ampoules de différentes couleurs?

Other Resources

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