6ᵉ · Sciences et technologie · Matière, mouvement, énergie et signaux
Certains objets produisent leur propre lumière : ce sont des sources primaires (le Soleil, une étoile, une lampe, une flamme, un écran allumé). D'autres ne produisent aucune lumière : ils ne font que renvoyer (on dit diffuser) la lumière qu'ils reçoivent. Ce sont des objets éclairés ou diffusants : un mur, cette page, un arbre, et surtout la Lune (elle renvoie la lumière du Soleil).
Dans l'air (un milieu transparent et partout le même), la lumière voyage en ligne droite. On dessine son trajet par un rayon de lumière : un trait droit avec une flèche qui montre le sens. C'est parce que la lumière va tout droit qu'on ne voit pas derrière un mur.
Un objet opaque ne laisse pas passer la lumière : il l'arrête. Derrière lui se forme une ombre, une zone sombre où la lumière n'arrive pas.
• La partie non éclairée de l'objet lui-même est son ombre propre.
• La zone sombre projetée derrière lui (sur le sol ou un écran) est l'ombre portée.
Pour voir un objet, il faut deux choses en même temps :
• de la lumière part de l'objet (il est une source ou il diffuse la lumière reçue) ;
• cette lumière entre dans notre œil.
Sans lumière, ou si la lumière n'atteint pas nos yeux, on ne voit rien. On ne voit donc pas dans le noir complet.
La lumière et le son servent à envoyer des messages : ce sont des signaux.
• Signaux lumineux : un phare qui guide les bateaux, un feu tricolore, les phares d'une voiture, un gyrophare, le code Morse.
• Signaux sonores : une sonnette, une sirène de pompiers, une cloche, un klaxon.
La Terre tourne sur elle-même en 24 heures. La moitié tournée vers le Soleil est éclairée : c'est le jour. L'autre moitié est dans l'ombre : c'est la nuit. Ce n'est pas le Soleil qui « se couche » : c'est la Terre qui tourne.
Avant la théorie, voyons à quoi sert ce chapitre. La lumière, c'est d'abord ce qui nous permet de voir : sans elle, le monde serait tout noir. Mais elle fait bien plus.
Quand tu marches au soleil, ton ombre te suit sur le sol : c'est parce que la lumière va tout droit et que ton corps l'arrête. La lumière sert aussi à communiquer, à envoyer des messages : un phare guide les bateaux dans la nuit, un feu tricolore dit aux voitures de s'arrêter ou d'avancer, un gyrophare prévient d'un danger. Et le son fait pareil : la sirène des pompiers ou une sonnette envoient, eux, des signaux sonores.
Comprendre la lumière, c'est donc comprendre pourquoi on voit, comment naissent les ombres, et comment lumière et son nous permettent de communiquer.
Commençons par le vocabulaire. Certaines choses produisent leur propre lumière : le Soleil, une étoile, une lampe, une flamme, l'écran allumé d'un téléphone. On les appelle des sources primaires.
D'autres objets ne produisent aucune lumière, mais ils renvoient celle qu'ils reçoivent : un mur, cette page, un arbre, et surtout la Lune. Oui, la Lune ne brille pas toute seule : elle nous renvoie la lumière du Soleil. On dit qu'elle diffuse la lumière : c'est un objet éclairé, ou diffusant.
Et c'est justement parce que les objets autour de nous diffusent la lumière qu'on peut les voir. Retiens la différence : une source primaire fabrique la lumière, un objet diffusant se contente de la renvoyer.
Voici la règle la plus importante du chapitre. Dans l'air, qui est transparent et partout le même, la lumière se propage en ligne droite. Pour le vérifier, il suffit d'observer un rayon de soleil dans la poussière, ou le faisceau d'une lampe torche dans le brouillard : c'est toujours un trait bien droit.
Pour dessiner ce trajet sur un schéma, on trace un rayon de lumière : un trait droit avec une flèche qui montre le sens dans lequel la lumière avance. C'est parce que la lumière va tout droit, et ne contourne pas les obstacles, qu'on ne voit pas ce qui est caché derrière un mur. Cette règle toute simple va nous expliquer les ombres.
Puisque la lumière va tout droit, que se passe-t-il quand elle rencontre un objet opaque, c'est-à-dire un objet qui ne la laisse pas passer ? La lumière est arrêtée, et il se forme de l'ombre : une zone sombre où la lumière n'arrive pas. On distingue deux ombres.
La partie de l'objet qui n'est pas éclairée, son côté sombre, s'appelle l'ombre propre. Et la zone sombre projetée derrière l'objet, sur le sol ou sur un écran, s'appelle l'ombre portée. C'est ton ombre par terre quand tu es au soleil.
L'ombre se trouve toujours du côté opposé à la source : derrière l'objet. Plus la source est loin ou l'objet grand, plus l'ombre peut être longue.
On croit souvent qu'il suffit d'ouvrir les yeux pour voir. En réalité, pour voir un objet, il faut deux choses en même temps. D'abord, de la lumière doit partir de l'objet : soit parce qu'il est lui-même une source, soit parce qu'il diffuse la lumière qu'il reçoit.
Ensuite, cette lumière doit entrer dans notre œil. Si l'une des deux conditions manque, on ne voit rien. Voilà pourquoi on ne voit rien dans le noir complet : sans lumière, aucun rayon ne peut arriver à nos yeux.
Une expérience célèbre le montre : dans une salle totalement noire, on ne voit même pas sa propre main devant son visage. Dès qu'on allume, la lumière rebondit sur les objets, entre dans nos yeux, et on voit à nouveau.
Terminons par une grande utilité de la lumière et du son : communiquer, c'est-à-dire envoyer des messages à distance. Un message envoyé s'appelle un signal. Il existe des signaux lumineux : le phare qui prévient les bateaux d'un danger, le feu tricolore qui commande les voitures, un gyrophare, ou le code Morse fait de flashs.
Et il existe des signaux sonores : la sirène des pompiers, une sonnette, une cloche, un klaxon. Enfin, un mot sur le jour et la nuit, qui viennent aussi de la lumière du Soleil. La Terre tourne sur elle-même en vingt-quatre heures.
La moitié tournée vers le Soleil est éclairée : c'est le jour. L'autre moitié est dans l'ombre : c'est la nuit. Ce n'est donc pas le Soleil qui se couche : c'est la Terre qui tourne.
12 des 32 questions de ce chapitre. Les réponses, et les explications de chacune, sont dans l'application.