Fiche de révision : Propagation rectiligne de la lumière
En bref
La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène et transparent. Cette propriété permet d'expliquer la formation des ombres, les éclipses et le fonctionnement des lentilles. L'année-lumière est une unité de distance. L'œil et les capteurs reçoivent la lumière pour former une image.
Points clés
- Dans un milieu homogène et transparent, la lumière se propage en ligne droite : c'est le principe de propagation rectiligne.
- Un rayon lumineux est une droite représentant le trajet de la lumière.
- L'année-lumière (al) est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année : 1 al ≈ 9,47 × 10^15 m.
- Une lentille convergente dévie les rayons lumineux pour former une image réelle ou virtuelle.
- L'œil humain possède un cristallin (lentille convergente) qui forme une image renversée sur la rétine.
- Un capteur (appareil photo, rétine) reçoit la lumière et la convertit en signal électrique.
- La couleur d'un objet dépend de la lumière qu'il diffuse : un objet rouge diffuse le rouge et absorbe les autres couleurs.
Définitions & formules
Propagation rectiligne
La lumière se déplace en ligne droite dans un milieu homogène et transparent.
Rayon lumineux
Droite orientée qui modélise le trajet de la lumière.
Année-lumière (al)
Distance parcourue par la lumière dans le vide en un an : 1 al = d = c × t avec c = 3,00×10^8 m/s et t = 365,25×24×3600 s ≈ 9,47×10^15 m.
Lentille convergente
Lentille qui fait converger les rayons lumineux parallèles en un point appelé foyer.
Image réelle
Image formée par la convergence effective des rayons lumineux, pouvant être projetée sur un écran.
Image virtuelle
Image formée par le prolongement des rayons lumineux, non projetable sur un écran.
Couleur
Perception visuelle liée à la longueur d'onde de la lumière diffusée par un objet.
Méthode flash
- 1Pour calculer une distance en année-lumière : multiplier la vitesse de la lumière (3,00×10^8 m/s) par le temps en secondes (1 an = 365,25×24×3600 s).
- 2Pour déterminer le trajet d'un rayon lumineux à travers une lentille convergente : tracer le rayon incident parallèle à l'axe optique, il ressort en passant par le foyer image.
- 3Pour expliquer la couleur d'un objet : identifier les longueurs d'onde diffusées (couleur perçue) et celles absorbées.
Exemple corrigé
Énoncé
La lumière met 8 minutes pour aller du Soleil à la Terre. Quelle est la distance Terre-Soleil en mètres ? (c = 3,00×10^8 m/s)
Résolution
t = 8 min = 8×60 = 480 s. d = c×t = 3,00×10^8 × 480 = 1,44×10^11 m.
Pièges à éviter
❌ Faux : L'année-lumière est une unité de temps.
✅ Correct : L'année-lumière est une unité de distance, pas de temps.
❌ Faux : La lumière se propage toujours en ligne droite, même dans un milieu non homogène.
✅ Correct : La propagation rectiligne n'est valable que dans un milieu homogène et transparent.
❌ Faux : Un objet rouge absorbe la lumière rouge.
✅ Correct : Un objet rouge diffuse la lumière rouge et absorbe les autres couleurs.
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