La lumière : ombres, éclipses
Comprendre comment se forment les ombres et les éclipses grâce à la propagation rectiligne de la lumière.
Objectifs de la leçon
- Expliquer la formation d'une ombre.
- Différencier ombre propre et ombre portée.
- Comprendre le phénomène des éclipses de Lune et de Soleil.
Pourquoi ton ombre te suit-elle partout ? Et comment la Lune peut-elle cacher le Soleil ? Découvrons les secrets de l'ombre et de la lumière !
La lumière nous permet de voir le monde qui nous entoure. Mais que se passe-t-il lorsqu'un objet bloque sa trajectoire ? Il se forme une ombre. Dans cette leçon, nous allons étudier comment se forment les ombres et comment ce principe simple explique un phénomène spectaculaire : les éclipses.
La propagation de la lumière
La lumière se déplace en ligne droite. On dit qu'elle se propage de manière rectiligne. C'est pour cette raison que l'on peut représenter son trajet par un rayon lumineux, une ligne droite fléchée dans le sens de la propagation.
Exemple :
Lorsque le soleil brille à travers les nuages, on voit parfois des rayons lumineux bien droits.
La lumière ne se voit pas en elle-même. On ne voit un rayon lumineux que si de la poussière ou des gouttelettes d'eau (comme dans les nuages) diffusent la lumière vers nos yeux.
La formation d'une ombre
Lorsqu'un objet opaque (qui ne laisse pas passer la lumière) se place entre une source de lumière et un écran (comme un mur ou le sol), il bloque les rayons lumineux. Une zone sombre se forme alors sur l'écran : c'est l'ombre.
On distingue deux types d'ombres : L'ombre propre est la partie de l'objet qui n'est pas éclairée. L'ombre portée est la zone sombre projetée sur l'écran.
Exemple :
Place ta main entre une lampe de poche et un mur blanc. Tu verras l'ombre de ta main se former sur le mur.
Les éclipses, des ombres à l'échelle astronomique
Une éclipse se produit lorsqu'un corps céleste (comme la Lune ou la Terre) passe dans l'ombre d'un autre. C'est le même principe que l'ombre de ta main, mais avec le Soleil, la Terre et la Lune.
Éclipse de Lune : La Terre se place entre le Soleil et la Lune. L'ombre de la Terre se projette sur la Lune, qui s'assombrit. On peut l'observer depuis toute la moitié de la Terre plongée dans la nuit.
Éclipse de Soleil : La Lune se place entre le Soleil et la Terre. L'ombre de la Lune se projette sur une petite zone de la Terre, plongeant cette zone dans l'obscurité en plein jour.
Il ne faut JAMAIS regarder directement le Soleil, surtout pendant une éclipse, même partielle. La lumière solaire est très dangereuse pour les yeux et peut causer des brûlures irréversibles de la rétine.
À retenir
- La lumière se propage en ligne droite.
- Une ombre se forme lorsqu'un objet opaque bloque la lumière.
- Il existe l'ombre propre (sur l'objet) et l'ombre portée (sur l'écran).
- Une éclipse de Lune a lieu quand la Lune entre dans l'ombre de la Terre.
- Une éclipse de Soleil a lieu quand la Lune projette son ombre sur la Terre.
Fiche de révision
Définition clé
Ombre : Zone sombre créée quand un objet opaque bloque la lumière.
Principe fondamental
La lumière se propage en ligne droite (propagation rectiligne).
Les deux ombres
Ombre propre : Partie non éclairée de l'objet. Ombre portée : Zone sombre sur l'écran.
Éclipse de Lune
Soleil → Terre (ombre) → Lune. La Lune entre dans l'ombre de la Terre.
Éclipse de Soleil
Soleil → Lune (ombre) → Terre. La Lune cache le Soleil pour un observateur sur Terre.
Sécurité
Ne jamais regarder le Soleil directement, même pendant une éclipse.
Questions fréquentes
Pourquoi l'ombre change-t-elle de taille ?
La taille de l'ombre portée dépend de la distance entre la source de lumière, l'objet et l'écran. Plus l'objet est proche de la source, plus l'ombre est grande. Plus il est proche de l'écran, plus l'ombre est petite et nette.
Les éclipses de Lune et de Soleil ont-elles lieu chaque mois ?
Non. L'orbite de la Lune autour de la Terre est inclinée. La plupart du temps, la Lune passe au-dessus ou en dessous de l'alignement parfait Soleil-Terre-Lune nécessaire pour une éclipse. Les éclipses sont donc des événements relativement rares.
Peut-on avoir une éclipse de Lune en plein jour ?
Non, c'est impossible. Pour voir une éclipse de Lune, il faut être sur la face de la Terre qui est tournée vers la Lune, c'est-à-dire la face où il fait nuit. Une éclipse de Lune n'est visible que de nuit.
