Optique : lumière et couleurs - 4ème
L'optique étudie la lumière : comment elle se propage, comment on la voit, comment elle peut être décomposée. C'est le programme de physique de 4ème.
Sources de lumière
- Sources primaires : produisent leur propre lumière (Soleil, lampe, flamme, étoile, écran allumé)
- Sources secondaires : renvoient la lumière reçue (Lune, livre, miroir)
Propagation de la lumière
Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite. C'est ce qui crée les ombres derrière les objets opaques.
- Transparent : laisse passer la lumière (vitre, eau)
- Translucide : laisse passer mais brouille (papier-calque)
- Opaque : bloque la lumière (bois, métal)
Astuce : pour voir un objet, il faut que la lumière en provienne et arrive jusqu'à l'œil. C'est pour cela qu'on ne voit rien dans l'obscurité totale.
Décomposition de la lumière (prisme)
La lumière blanche est composée de toutes les couleurs visibles. Un prisme ou les gouttes d'eau d'un arc-en-ciel la décomposent en :
Rouge - Orange - Jaune - Vert - Bleu - Indigo - Violet
Synthèse additive (RVB)
Les couleurs primaires de la lumière sont Rouge, Vert, Bleu. En les additionnant :
- Rouge + Vert = Jaune
- Rouge + Bleu = Magenta
- Vert + Bleu = Cyan
- Rouge + Vert + Bleu = Blanc
Les écrans de téléphone, télévision, ordinateur utilisent ce principe : chaque pixel est composé de 3 sous-pixels R, V, B. En variant leur intensité, on crée des millions de couleurs.
Vitesse de la lumière
Dans le vide : c ≈ 300 000 km/s (la plus grande vitesse possible). C'est pour cela qu'on voit l'éclair avant d'entendre le tonnerre (lumière >> son). La lumière du Soleil met 8 minutes à arriver.
Année-lumière
L'année-lumière est la distance parcourue par la lumière en 1 an : ~9 460 milliards de km. L'étoile la plus proche (Proxima Centauri) est à 4,2 a-l. La galaxie d'Andromède : 2,5 millions a-l.
Niveaux du jeu
- Niveau 1 : sources primaires/secondaires, voir un objet.
- Niveau 2 : propagation, ombres et pénombre.
- Niveau 3 : décomposition, prisme, arc-en-ciel.
- Niveau 4 : synthèse additive RVB, écrans, filtres.
- Niveau 5 : vitesse de la lumière, années-lumière, astronomie.
Astuces pour l'optique
- Source primaire = produit. Secondaire = renvoie.
- Lumière blanche = mélange de toutes les couleurs.
- RVB pour la lumière (additif), CMJ pour la peinture (soustractif).
- Voir un objet = la lumière arrive de l'objet à l'œil.
Dans Optique : 125 questions du concept simple à l'astronomie.
Informations pour les parents et enseignants
Programme de 4ème : "Sources et propagation de la lumière. Vision. Couleurs."
5 niveaux progressifs gratuits