Les sources et les récepteurs de la lumière
Une source primaire produit la lumière qu'elle émet. Un objet diffusant renvoie une partie de la lumière qu'il reçoit. Un récepteur réagit à la lumière reçue. Pour voir un livre éclairé, la lumière doit aller de la lampe au livre, puis du livre à l'œil : l'œil n'envoie pas de rayons vers le livre.
À la fin de ce chapitre, vous saurez
- Distinguer une source primaire d'un objet diffusant
- Expliquer les conditions de visibilité d'un objet
- Reconnaître des récepteurs et l'effet de la lumière sur eux
- Représenter le trajet source, objet, œil avec des flèches
PrérequisReconnaître des objets lumineux dans la vie quotidienne · Distinguer un objet éclairé d'un objet placé dans l'obscurité
Un bon cours, ça se partage.
À quoi sert la lumière autour de nous ?
Le matin, tu peux lire près d'une fenêtre parce que la lumière du jour éclaire les pages. Le soir, une lampe remplit le même rôle. La lumière permet de voir, mais elle agit aussi sur des objets : une calculatrice solaire fonctionne lorsqu'elle est éclairée et le capteur d'un téléphone reçoit la lumière pour enregistrer une photo. Il faut donc distinguer ce qui émet de la lumière et ce qui la reçoit.
La lumière joue également un rôle essentiel pour les êtres vivants. Les végétaux chlorophylliens utilisent son énergie pour fabriquer de la matière organique par photosynthèse. Pour de nombreux animaux, elle permet de repérer des obstacles, des aliments ou des partenaires. L'importance de la lumière dépasse donc le seul éclairage d'une salle.
Qu'est-ce qu'une source primaire de lumière ?
Définition
Source primaire : Une source primaire produit elle-même la lumière qu'elle émet. Le Soleil, une étoile, une flamme et une DEL allumée sont des sources primaires. Une source peut être naturelle ou artificielle : cette distinction porte sur son origine, pas sur son mode d'émission.
Le mot « allumée » compte. Une ampoule éteinte ne produit pas de lumière, même si elle peut être visible parce qu'une autre lampe l'éclaire. Un écran de téléphone allumé émet de la lumière ; sa surface éteinte peut simplement renvoyer la lumière d'une fenêtre. On classe donc un objet en précisant la situation observée.
Qu'est-ce qu'un objet diffusant ou une source secondaire ?
Définition
Objet diffusant : Un objet diffusant renvoie dans plusieurs directions une partie de la lumière reçue. On l'appelle aussi source secondaire. Un cahier, un mur et la Lune éclairée par le Soleil sont des exemples : ils ne produisent pas la lumière visible qu'ils renvoient.
| Objet dans la situation donnée | Classement | Justification |
|---|---|---|
| Soleil | Source primaire naturelle | Il produit de la lumière. |
| Lampe DEL allumée | Source primaire artificielle | Elle transforme de l'énergie électrique et émet de la lumière. |
| Page blanche éclairée | Objet diffusant | Elle renvoie une partie de la lumière reçue. |
| Lune visible la nuit | Objet diffusant | Elle renvoie de la lumière solaire. |
| Miroir éclairé | Objet réfléchissant | Il renvoie la lumière dans une direction privilégiée ; ce n'est pas un exemple de diffusion dans toutes les directions. |
Attention
« Naturel » ne signifie pas « primaire ». La Lune est naturelle mais diffusante. « Artificiel » ne signifie pas non plus « primaire » : une feuille fabriquée par l'être humain diffuse la lumière reçue.
Quelles conditions permettent de voir un objet ?
Pour voir une source primaire, une partie de la lumière qu'elle émet doit parvenir à l'œil. Pour voir un objet diffusant, il faut d'abord qu'il soit éclairé, puis qu'une partie de la lumière diffusée entre dans l'œil. Un obstacle opaque peut interrompre l'un de ces trajets. Un objet peut donc être éclairé sans être visible par un observateur placé derrière un écran opaque.
Méthode
Tracer la chaîne de visibilité
- Identifier la source primaire et l'objet observé.
- Tracer une flèche de la source vers l'objet éclairé.
- Tracer une flèche de l'objet vers l'œil.
- Vérifier qu'aucun obstacle opaque n'interrompt ces deux trajets.
Le cahier dans une boîte
Un cahier est placé dans une boîte fermée comportant un trou d'observation. Pourquoi ne le voit-on pas si aucune lumière n'entre ?
- Le cahier ne produit pas de lumière.
- Sans éclairage, il ne diffuse pas de lumière vers l'œil.
- Si une petite lampe éclaire le cahier et si son trajet vers l'œil reste libre, le cahier devient visible. Le simple fait d'ouvrir les yeux ne l'éclaire pas.
Qu'est-ce qu'un récepteur de lumière ?
Définition
Récepteur de lumière : Un récepteur de lumière est un corps ou un dispositif dont une propriété ou le fonctionnement change sous l'action de la lumière reçue. L'œil, un capteur photographique et une cellule photovoltaïque sont des récepteurs.
| Récepteur | Effet observable ou rôle |
|---|---|
| Œil | Permet la perception visuelle lorsque la lumière est reçue par la rétine. |
| Capteur d'un appareil photo | Transforme la lumière reçue en signaux permettant d'enregistrer une image. |
| Cellule photovoltaïque | Convertit une partie de l'énergie lumineuse reçue en énergie électrique. |
| Pellicule photographique | Subit une transformation chimique sous l'effet de la lumière ; elle doit être protégée avant utilisation. |
| Chlorure d'argent | Un précipité blanc de chlorure d'argent s'assombrit sous l'action de la lumière : c'est un récepteur photochimique. |
La lumière peut également échauffer un matériau ou provoquer des transformations chimiques. Pour identifier un récepteur dans une expérience, on cherche un effet : affichage d'une calculatrice solaire, réponse d'un capteur ou modification d'un matériau photosensible. Une simple flèche dirigée vers un objet ne suffit pas à prouver cet effet.
Comparer deux échantillons photosensibles
Un document montre deux échantillons de chlorure d'argent préparés par l'enseignant : l'un reste à l'abri de la lumière, l'autre est éclairé. Quel résultat met en évidence l'action de la lumière ?
- L'échantillon exposé s'assombrit progressivement, tandis que celui conservé à l'abri reste plus clair.
- La différence montre une transformation photochimique liée à la lumière reçue.
- L'élève analyse les observations ou la démonstration encadrée ; il ne prépare pas ces produits à la maison.
Une calculatrice solaire
On masque la cellule photovoltaïque d'une calculatrice sans pile de secours, puis on la découvre sous un éclairage suffisant. Que compare-t-on ?
- On compare le fonctionnement lorsque la cellule reçoit la lumière et lorsqu'elle est masquée.
- Si l'affichage fonctionne seulement quand la cellule est éclairée, l'observation met en évidence son rôle de récepteur.
- Le panneau reçoit la lumière ; il n'est pas une lampe.
Comment éviter les confusions dans un exercice ?
Commence par le verbe qui décrit le rôle : produire, diffuser ou recevoir. Justifie ensuite avec le trajet de la lumière. Un même objet peut avoir plusieurs rôles selon la question : une feuille reçoit de la lumière et en diffuse une partie, mais elle n'est pas pour autant une source primaire. Le classement demandé porte généralement sur son rôle dans la situation.
Attention
Ne regarde jamais directement le Soleil, une source très intense ou un faisceau laser. Les observations du cours utilisent un éclairage ordinaire adapté par l'enseignant.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre une source primaire et une source secondaire en 2AC ?
Quelles sont les conditions de visibilité d'un objet ?
Quels sont les exemples de récepteurs de lumière à connaître ?
La Lune est-elle une source de lumière primaire ?
Quiz : 12 questions sur ce chapitre
12 questions tirées au hasard parmi les 12 de ce chapitre : le quiz est différent à chaque visite. Une seule réponse est correcte, et vous voyez immédiatement si la vôtre l'est.
Q1Quelle source produit elle-même sa lumière ?
Réponse incorrecte
Le Soleil produit la lumière qu'il émet : c'est une source primaire naturelle.
Bonne réponse : Le Soleil
Le Soleil produit la lumière qu'il émet : c'est une source primaire naturelle.
Q2Quel est le rôle d'un livre éclairé ?
Réponse incorrecte
Le livre renvoie une partie de la lumière reçue vers les objets et les yeux qui l'entourent.
Bonne réponse : Objet diffusant
Le livre renvoie une partie de la lumière reçue vers les objets et les yeux qui l'entourent.
Q3Quel trajet permet de voir un cahier ?
Réponse incorrecte
La lampe éclaire le cahier, puis la lumière diffusée par le cahier entre dans l'œil.
Bonne réponse : Lampe → cahier → œil
La lampe éclaire le cahier, puis la lumière diffusée par le cahier entre dans l'œil.
Q4Pourquoi voit-on la Lune ?
Réponse incorrecte
La Lune est visible parce qu'elle diffuse une partie de la lumière reçue du Soleil.
Bonne réponse : Elle renvoie de la lumière solaire
La Lune est visible parce qu'elle diffuse une partie de la lumière reçue du Soleil.
Q5Quel dispositif convertit de l'énergie lumineuse en énergie électrique ?
Réponse incorrecte
Une cellule photovoltaïque est un récepteur qui convertit une partie de l'énergie lumineuse reçue.
Bonne réponse : Une cellule photovoltaïque
Une cellule photovoltaïque est un récepteur qui convertit une partie de l'énergie lumineuse reçue.
Q6Un objet éclairé est-il toujours visible par un observateur ?
Réponse incorrecte
Un obstacle peut arrêter la lumière diffusée avant qu'elle n'arrive à l'œil de l'observateur.
Bonne réponse : Non, sa lumière doit atteindre l'œil
Un obstacle peut arrêter la lumière diffusée avant qu'elle n'arrive à l'œil de l'observateur.
Q7Une ampoule éteinte éclairée par le jour est ici…
Réponse incorrecte
Elle ne produit pas de lumière dans cet état ; sa surface renvoie la lumière reçue.
Bonne réponse : un objet qui renvoie de la lumière
Elle ne produit pas de lumière dans cet état ; sa surface renvoie la lumière reçue.
Q8Que désigne le mot récepteur ?
Réponse incorrecte
Un récepteur reçoit la lumière et présente un effet ou une modification liée à cet éclairage.
Bonne réponse : Un dispositif qui réagit à la lumière
Un récepteur reçoit la lumière et présente un effet ou une modification liée à cet éclairage.
Q9Quelle association est correcte ?
Réponse incorrecte
Une DEL allumée produit sa lumière et est fabriquée : elle est primaire et artificielle.
Bonne réponse : DEL allumée : primaire artificielle
Une DEL allumée produit sa lumière et est fabriquée : elle est primaire et artificielle.
Q10Dans une boîte totalement obscure, un livre ordinaire…
Réponse incorrecte
Le livre doit recevoir de la lumière pour pouvoir en diffuser vers l'œil.
Bonne réponse : ne diffuse pas de lumière visible sans éclairage
Le livre doit recevoir de la lumière pour pouvoir en diffuser vers l'œil.
Q11Pourquoi un miroir n'est-il pas l'exemple habituel d'un objet diffusant ?
Réponse incorrecte
Un miroir réalise principalement une réflexion dirigée, alors qu'une surface mate diffuse dans plusieurs directions.
Bonne réponse : Il renvoie surtout la lumière dans une direction privilégiée
Un miroir réalise principalement une réflexion dirigée, alors qu'une surface mate diffuse dans plusieurs directions.
Q12Quel geste est adapté pendant ce cours ?
Réponse incorrecte
Une source très intense peut endommager les yeux. Les observations se font avec un matériel adapté.
Bonne réponse : Utiliser l'éclairage scolaire prévu par l'enseignant
Une source très intense peut endommager les yeux. Les observations se font avec un matériel adapté.
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Le chapitre est à revoir en entier
Ne recommencez pas le quiz tout de suite : relisez d'abord tout le cours, en refaisant sur votre cahier chaque exemple guidé au lieu de le lire. Enchaînez avec les exercices « facile », correction masquée, puis revenez ici. C'est en une seule séance de travail que la note change.
À revoir : 12 questions manquées
Quelle source produit elle-même sa lumière ?
Bonne réponseLe Soleil
Le Soleil produit la lumière qu'il émet : c'est une source primaire naturelle.
Quel est le rôle d'un livre éclairé ?
Bonne réponseObjet diffusant
Le livre renvoie une partie de la lumière reçue vers les objets et les yeux qui l'entourent.
Quel trajet permet de voir un cahier ?
Bonne réponseLampe → cahier → œil
La lampe éclaire le cahier, puis la lumière diffusée par le cahier entre dans l'œil.
Pourquoi voit-on la Lune ?
Bonne réponseElle renvoie de la lumière solaire
La Lune est visible parce qu'elle diffuse une partie de la lumière reçue du Soleil.
Quel dispositif convertit de l'énergie lumineuse en énergie électrique ?
Bonne réponseUne cellule photovoltaïque
Une cellule photovoltaïque est un récepteur qui convertit une partie de l'énergie lumineuse reçue.
Un objet éclairé est-il toujours visible par un observateur ?
Bonne réponseNon, sa lumière doit atteindre l'œil
Un obstacle peut arrêter la lumière diffusée avant qu'elle n'arrive à l'œil de l'observateur.
Une ampoule éteinte éclairée par le jour est ici…
Bonne réponseun objet qui renvoie de la lumière
Elle ne produit pas de lumière dans cet état ; sa surface renvoie la lumière reçue.
Que désigne le mot récepteur ?
Bonne réponseUn dispositif qui réagit à la lumière
Un récepteur reçoit la lumière et présente un effet ou une modification liée à cet éclairage.
Quelle association est correcte ?
Bonne réponseDEL allumée : primaire artificielle
Une DEL allumée produit sa lumière et est fabriquée : elle est primaire et artificielle.
Dans une boîte totalement obscure, un livre ordinaire…
Bonne réponsene diffuse pas de lumière visible sans éclairage
Le livre doit recevoir de la lumière pour pouvoir en diffuser vers l'œil.
Pourquoi un miroir n'est-il pas l'exemple habituel d'un objet diffusant ?
Bonne réponseIl renvoie surtout la lumière dans une direction privilégiée
Un miroir réalise principalement une réflexion dirigée, alors qu'une surface mate diffuse dans plusieurs directions.
Quel geste est adapté pendant ce cours ?
Bonne réponseUtiliser l'éclairage scolaire prévu par l'enseignant
Une source très intense peut endommager les yeux. Les observations se font avec un matériel adapté.
Exercices corrigés
10 exercices classés du plus simple au plus difficile. Cherchez d'abord seul, puis révélez la correction rédigée étape par étape.
Exercice 1
FacileClasser le Soleil, une DEL allumée, un mur éclairé et la Lune en sources primaires ou objets diffusants. Justifier.
Correction
Le Soleil et la DEL allumée sont des sources primaires : ils produisent leur lumière. Le mur et la Lune sont diffusants : ils renvoient une partie de la lumière reçue.
Exercice 2
FacileUne lampe éteinte est visible près d'une fenêtre. Est-elle une source primaire dans cette situation ?
Correction
Non. Elle ne produit pas de lumière. Sa surface est éclairée par la lumière du jour et en renvoie une partie vers l'œil.
Exercice 3
FacileDonner le rôle d'un capteur photographique et d'une cellule photovoltaïque lorsqu'ils sont éclairés.
Correction
Le capteur reçoit la lumière pour enregistrer une image. La cellule photovoltaïque convertit une partie de l'énergie lumineuse en énergie électrique. Ce sont deux récepteurs.
Exercice 4
MoyenSur un dessin, les flèches vont de l'œil vers un livre, puis du livre vers la lampe. Corriger ce dessin et expliquer.
Correction
Tracer lampe → livre → œil. La lampe éclaire le livre, qui diffuse une partie de la lumière vers l'œil. L'œil ne projette pas de lumière pour voir.
Exercice 5
MoyenUne lampe éclaire une balle, mais un carton opaque est placé entre la balle et l'observateur. Pourquoi la balle n'est-elle pas visible ?
Correction
Le trajet lampe-balle existe, mais le trajet balle-œil est interrompu par le carton. L'éclairage de la balle ne suffit donc pas : sa lumière doit aussi atteindre l'œil.
Exercice 6
Moyen« La Lune est une source primaire parce qu'elle est naturelle. » Repérer les deux classements confondus.
Correction
Naturel ou artificiel décrit l'origine d'un objet. Primaire ou diffusant décrit son rôle lumineux. La Lune est naturelle et diffusante : elle renvoie la lumière du Soleil.
Exercice 7
MoyenProposer une comparaison simple pour montrer le rôle de récepteur d'une cellule alimentant un petit moteur scolaire.
Correction
Sous la surveillance de l'enseignant, comparer le même montage sous un éclairage suffisant et avec la cellule masquée. Si le moteur tourne seulement lorsque la cellule est éclairée, la lumière agit sur le fonctionnement. Garder le même moteur et les mêmes connexions.
Exercice 8
DifficileUne lampe éclaire un objet diffusant observé par un œil. Donner deux positions différentes d'un carton qui empêchent de voir l'objet dans une pièce par ailleurs obscure.
Correction
Le carton peut bloquer la lumière entre la lampe et l'objet : l'objet n'est plus éclairé. Il peut aussi bloquer le trajet entre l'objet et l'œil : la lumière diffusée n'arrive plus à l'observateur.
Exercice 9
DifficileExpliquer pourquoi le même téléphone peut être classé comme source primaire, puis comme objet diffusant selon son état.
Correction
Écran allumé, ses pixels émettent de la lumière : c'est une source primaire. Écran éteint, certaines surfaces du téléphone restent visibles si elles sont éclairées et diffusent de la lumière. Il faut préciser l'état du téléphone.
Exercice 10
DifficileDans une salle obscure, on allume une lampe dirigée vers une feuille blanche. Rédiger trois phrases expliquant pourquoi un élève peut la voir.
Correction
La lampe allumée est une source primaire qui éclaire la feuille. La feuille diffuse une partie de la lumière reçue. Une partie de cette lumière entre dans l'œil de l'élève si le trajet n'est pas masqué.