V VIDYALAYA · Soutien scolaire
Physique-Chimie5eDes signaux pour observer et communiquerExercices + corrigé

Lumière : sources et propagation — Exercices

Identifier, raisonner, expliquer. Corrigé en fin de fiche.
⏱ ~25 min✎ Calculatrice inutile
1Sources primaires ou objets diffusants ?/ 6 pts
Classe chacun des objets suivants en indiquant s'il s'agit d'une source primaire ou d'un objet diffusant. Justifie en une phrase.
  1. Le Soleil
  2. La Lune
  3. Une ampoule allumée
  4. Un écran de téléphone éteint
  5. Une bougie allumée
  6. La planète Mars
2Vrai ou Faux ?/ 4 pts
Indique si chaque affirmation est vraie ou fausse. Corrige les affirmations fausses.
  1. Dans l'air, la lumière se propage en ligne droite.
  2. La lumière peut contourner un obstacle opaque.
  3. Un rayon lumineux est représenté par une droite fléchée dans le sens de propagation de la lumière.
  4. L'eau est un milieu opaque qui bloque totalement la lumière.
3Ombre propre et ombre portée/ 5 pts
Une balle opaque est éclairée par une lampe placée à sa gauche.
  1. Qu'appelle-t-on l'ombre propre de la balle ? Où se situe-t-elle ?
  2. Qu'appelle-t-on l'ombre portée ? Sur quoi peut-elle apparaître ?
  3. Pourquoi une zone d'ombre se forme-t-elle derrière la balle ? Réponds en utilisant la notion de propagation rectiligne.
  4. On remplace la lampe par une petite bougie (source plus petite). L'ombre portée sera-t-elle plus nette ou plus floue ? Explique.
4Éclipse de Soleil/ 5 pts
Lors d'une éclipse totale de Soleil, la Lune se place entre la Terre et le Soleil, les trois astres étant presque parfaitement alignés.
  1. Quelle est la source primaire dans le système Soleil-Lune-Terre ?
  2. La Lune est-elle une source primaire ou un objet diffusant ? Justifie.
  3. En utilisant la propagation rectiligne de la lumière, explique pourquoi certains habitants de la Terre se retrouvent dans l'obscurité lors de l'éclipse.
  4. Pourquoi ne se produit-il pas une éclipse de Soleil à chaque nouvelle lune ?
Corrigé détaillé
1Sources primaires ou objets diffusants ?
Le Soleil \(\text{Produit sa propre énergie par fusion nucléaire et émet de la lumière.}\) \(\text{Source primaire.}\)
La Lune \(\text{Ne produit aucune lumière ; elle diffuse la lumière reçue du Soleil.}\) \(\text{Objet diffusant.}\)
Une ampoule allumée \(\text{Convertit l'énergie électrique en lumière : elle émet sa propre lumière.}\) \(\text{Source primaire.}\)
Un écran de téléphone éteint \(\text{Éteint, l'écran ne produit aucune lumière ; il peut seulement renvoyer la lumière ambiante.}\) \(\text{Objet diffusant.}\)
Une bougie allumée \(\text{La combustion de la cire produit de la lumière.}\) \(\text{Source primaire.}\)
La planète Mars \(\text{Mars ne produit pas de lumière ; elle diffuse la lumière reçue du Soleil, comme la Lune.}\) \(\text{Objet diffusant.}\)
2Vrai ou Faux ?
a) \(\text{L'air est un milieu homogène et transparent : la lumière s'y propage bien en ligne droite.}\) \(\textbf{Vrai.}\)
b) \(\text{La propagation est rectiligne. La lumière ne contourne pas les obstacles opaques : c'est précisément pourquoi des ombres se forment.}\) \(\textbf{Faux.}\text{ La lumière ne contourne pas les obstacles.}\)
c) \(\text{Par convention, un rayon lumineux est une droite orientée (fléchée) dans le sens de propagation de la lumière.}\) \(\textbf{Vrai.}\)
d) \(\text{L'eau claire est un milieu transparent : elle laisse passer la lumière. Elle n'est pas opaque.}\) \(\textbf{Faux.}\text{ L'eau (claire) est transparente, elle n'est pas opaque.}\)
3Ombre propre et ombre portée
a) \(\text{L'ombre propre est la zone sombre directement sur la surface de l'objet lui-même.}\) \(\text{Elle se situe sur la face de la balle qui ne reçoit pas les rayons lumineux de la lampe (la face droite).}\)
b) \(\text{L'ombre portée est la zone sombre que l'objet projette sur une surface extérieure.}\) \(\text{Elle apparaît sur le sol, un mur, ou toute surface placée derrière la balle par rapport à la lampe.}\)
c) \(\text{La lumière se propage en ligne droite et ne peut donc pas contourner la balle opaque.}\) \(\text{Les rayons lumineux bloqués par la balle n'atteignent pas la zone située derrière elle. Cette zone est privée de lumière : c'est l'ombre portée.}\)
d) \(\text{Une source très petite (ponctuelle) émet des rayons qui semblent partir d'un point unique, produisant une ombre aux contours nets. Une source plus grande éclaire l'obstacle sous des angles légèrement différents, créant une zone de pénombre floue.}\) \(\text{Avec la bougie (source plus petite, plus ponctuelle), l'ombre portée sera plus nette, sans zone de pénombre notable.}\)
4Éclipse de Soleil
a) \(\text{Seul le Soleil produit sa propre lumière dans ce système.}\) \(\text{Le Soleil est la source primaire.}\)
b) \(\text{La Lune ne produit pas de lumière. On la voit parce qu'elle diffuse la lumière reçue du Soleil.}\) \(\text{La Lune est un objet diffusant.}\)
c) \(\text{La lumière se propage en ligne droite. Quand la Lune est alignée entre le Soleil et la Terre, elle bloque les rayons solaires comme un objet opaque.}\) \(\text{L'ombre portée de la Lune se projette sur une zone de la Terre. Les habitants de cette zone ne reçoivent plus la lumière du Soleil : il fait nuit en plein jour — c'est l'éclipse totale.}\)
d) \(\text{L'orbite de la Lune est inclinée d'environ 5° par rapport au plan de l'orbite terrestre. À chaque nouvelle lune, la Lune passe généralement légèrement au-dessus ou en dessous du Soleil vu depuis la Terre.}\) \(\text{L'alignement précis des trois astres n'est que rarement atteint : une éclipse de Soleil ne se produit donc pas à chaque nouvelle lune.}\)