Propagation de la lumière

Le cours

Propagation de la lumière

I. Milieux de propagation

Milieux transparents et homogènes : Le vide, l'air, l'eau pure, le verre ordinaire permettent le passage de la lumière.

Exemple en Côte d'Ivoire : L'eau claire du lac d'Ayamé laisse voir les poissons grâce à la transparence.

II. Propagation rectiligne

Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite.

Expérience avec trois cartons percés

     Source ●-------|○|-------|○|-------|○|------→ Écran
            lumineuse  Carton 1  Carton 2  Carton 3

Résultat : La lumière traverse les 3 trous SEULEMENT s'ils sont alignés

Conclusion : La lumière se propage en ligne droite.

III. Faisceau et rayon lumineux

Rayon lumineux

Définition : Ligne droite suivie par la lumière. On le représente par une droite avec une flèche.

Source ●----------→  (Rayon lumineux)

Faisceau lumineux

Définition : Ensemble de rayons lumineux issus d'une même source.

Types de faisceaux :

1. Faisceau convergent : Les rayons se rapprochent

        \    |    /
         \   |   /
          \  |  /
           \ | /
            \|/
             ●

2. Faisceau divergent : Les rayons s'éloignent

             ●
            /|\
           / | \
          /  |  \
         /   |   \

3. Faisceau parallèle : Les rayons sont parallèles

        →
        →
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IV. Vitesse de la lumière

Dans le vide

c = 300 000 km/s (ou 3×10⁸ m/s)

C'est la vitesse la plus élevée dans l'univers !

Comparaison

• Son dans l'air : 340 m/s
• Lumière dans le vide : 300 000 000 m/s

Application ivoirienne : Lors d'un orage à Abidjan, on voit l'éclair avant d'entendre le tonnerre car la lumière voyage beaucoup plus vite que le son.

Distance Terre-Soleil

La lumière du Soleil met 8 minutes pour nous parvenir.

Distance = 300 000 km/s × 8 min × 60 s = 144 millions de km

V. Année lumière

Définition : Distance parcourue par la lumière en 1 an dans le vide.

Calcul

• 1 an = 365 jours × 24 h × 3600 s = 31 536 000 s
• 1 année-lumière = 300 000 km/s × 31 536 000 s
• 1 a.l. ≈ 9 460 milliards de km

Exemple : L'étoile la plus proche (Proxima du Centaure) est à 4,2 années-lumière. Sa lumière met 4,2 ans à nous parvenir !

VI. Applications

1. Visée

Les tireurs sportifs (comme au stade Félix Houphouët-Boigny) alignent l'œil, le guidon et la cible grâce à la propagation rectiligne.

2. Chambre noire

Appareil photo artisanal : la lumière entre par un petit trou et forme une image renversée.

Objet AB          Chambre noire            Image A'B'
  A                  ↗  ╔════╗               B'
  |                 /   ║    ║
  |                ●----║-●--║  (trou)
  |                 \   ║    ║
  B                  ↘  ╚════╝               A'
                                (image renversée)

3. Alignement en construction

Les maçons à Bouaké utilisent un fil tendu pour aligner les briques : application de la ligne droite.